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  • 提高压铸件质量的有限元分析方法

    发布日期:2019-05-26 发布者:润恒压铸

    随着计算机技术在制造业领域的广泛应用,有限元分析方法逐渐体现出明显的优点。在对复杂工况进行数值模拟及其分析方面,有限元法具有适应性强、计算精度高、简单易学等优点。在压铸生产中,压铸模的温度场对压铸件的质量有极大的影响,若能正确地运用有限元法来分析压铸模的温度场,掌握温度场的变化规律,从而控制合金液的凝固成形状态,就能有效地提高压铸件的质量。实践证明,这种方法在生产条件下能够获得显著的效果。

    1压铸件成形过程的流动和散热规律

    压铸件的成形过程中,热量的传递是以热传导、热对流和热辐射3种方式同时进行的团。其中合金液与模具型壁直接接触,热量传递的方式是热传导;模具温度升高之后,与周围的空气产生对流传热;高温模具还产生热辐射。但大量研究表明,热传导是压铸件成形过程较主要的传热方式。因此,对压铸件成形散热问题的研究应以热传导为主,兼顾热对流和热辐射。

    一木棋牌2压铸模温度场与压铸件的相互作用

    压铸模温度场的分布,会对压铸件的品质产生重要的影响。随着压铸件壁厚差的扩大。压铸件薄壁部分凝固时,若此处模温过低,合金液受到“激冷”作用而凝固速度过快,使压铸件力学性能下降;反之,当厚壁部分凝固时,若此处模温过高,合金液散热困难,也会因凝固时间长,使其收缩率增大,造成压铸件的尺寸精度下降,还可能出现疏松、缩孔等缺陷。并导致铸件组织晶粒粗大,造成其力学性能下降。压铸件力学性能与压铸模温度的关系。因此,对模具温度场的分析与控制,是提高压铸件各项质量指标的重要手段。

    为了能够求解压铸过程的热传导微分方程,从而分析压铸模的温度场,必须知道模具在初始瞬时的温度分布,即传热问题的初始条件;同时,还必须知道初瞬时后,模具表面与环境介质之间进行热交换的规律,即传热问题的边界条件。

    在液态合金射入模具型腔的瞬间,即开始对模具本体传热,并通过模具向大气散热。在液态合金的凝固过程中,若模具的预热温度过低,合金液受到激冷作用,产生较大的线收缩率,导致铸件尺寸精度下降,甚至造成废品。相反,若模具的预热温度过高,合金液需要较长的时间才能完成冷却凝固,也会产生较大的线收缩率,导致铸件因尺寸精度下降而造成废品。因此,经过反复模拟和分析,较后得到较佳的模具预热温度为165-183℃。这使得模具的温度场分布趋于合理,铸件达到了图纸要求的各项技术指标。研究表明,在精密复杂压铸件的生产中,有限元数值模拟分析方法对生产有很强的实际指导意义。

    小孔一直是铝铸件中难以解决的一个老大难问题。虽然小孔问题并不是树脂砂铸造所特有的缺陷,但它却严重影响着铸铝件的质量及其产量的提高。控制小孔的措施主要有:

    1)增大合金液的冷却速度,如尽可能采用冷铁、激冷砂乃至金属型模;

    2)降低铝液中的氢含量及氧 化铝夹杂,如提高液态铝的熔化质量,设置陶瓷过滤网,或增涡直接吊出作浇包用;

    3)铝铝铸件将熔化温度控制在750℃以下,并采用尽可能低的浇注温度;

    4)将铝液的变质剂由易产生小孔缺陷的钠盐变成锑、啼等长效变质剂;

    一木棋牌5)在化学成分满足ZLlolA型合金技术要求的条件下,尽量降低镁含量,适当提高硅含量;

    6)选择含气和夹杂少、冶金质量高的铝锭及其它原材料,回炉料(指废铸件)的加入量也应严格控制在15%以下;

    一木棋牌7)降低树脂砂型芯和涂料的发气量,如严格将树脂的加入量控制在1.0肠以下,砂添加一定比例的新砂等;

    8)严格控制涂料烘烤温度,水基涂料的烘烤温度由150~1800C提高到180~200℃,烘烤时间不短于h2。烘干后,置放h8以上的型芯应重新烘干;

    9)采取如底注式、大浇口盆、开放式浇注系统等各种铸造工艺措施,确保金属液平稳充型;

    10)保证铝铸件和砂芯排气畅通,如设置出气冒口,尽量将暗冒口改成明冒口、扎出气孔等。