原標(biāo)題：閥體鑄件壓鑄工藝設(shè)計(jì)及優(yōu)化

采用壓鑄工藝生產(chǎn)出的鑄件尺寸精度高、組織細(xì)密、加工余量小、生產(chǎn)效率高,在汽車、家電、機(jī)械裝備等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本課題研究的閥體是汽車油缸零部件安裝的重要載體，其形狀比較復(fù)雜，對氣密性、精度、力學(xué)性能要求較高，且需要批量生產(chǎn)，因此采用壓鑄工藝生產(chǎn)。通過對閥體結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)了兩種壓鑄工藝，并使用ProCAST軟件進(jìn)行數(shù)值模擬，分析模擬結(jié)果，并進(jìn)行工藝優(yōu)化，最終消除了鑄件產(chǎn)生的縮孔缺陷，得到了滿足閥體技術(shù)要求的壓鑄工藝，為該類零件的生產(chǎn)提供參考。

圖文結(jié)果

鑄件為某公司生產(chǎn)的汽車油缸零部件的閥體，其三維結(jié)構(gòu)示意圖見圖1，其中深灰色區(qū)域?yàn)榧庸っ?，加工余量?.3mm，輪廓尺寸為115.5mm×74.5mm×71.9mm,最大壁厚為24.6mm，最小壁厚為2mm，主要壁厚為7mm，質(zhì)量為0.36kg，材質(zhì)為ADC12，其力學(xué)性能見表1。鑄件要求去毛刺，起模斜度為1.5°～3°，收縮率為0.5%，無縮孔、縮松、裂紋和冷隔等鑄造缺陷，表面進(jìn)行噴丸處理。

圖1 鑄件三維結(jié)構(gòu)示意圖

表1 ADC12合金的力學(xué)性能

圖2 分型面方案示意圖

圖3 澆注系統(tǒng)的三維示意圖

圖4 溢流槽三維結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 澆注系統(tǒng)1的充型過程示意圖

圖6 澆注系統(tǒng)2充型過程示意圖

圖7 鑄件凝固后的溫度場

澆注系統(tǒng)1縮孔缺陷預(yù)測結(jié)果見圖8。由圖8可知，鑄件在壁厚區(qū)域的地方產(chǎn)生了縮孔缺陷，鑄件產(chǎn)生的縮孔體積為0.46cm3(去除溢流槽)，切面處縮孔率為80%～90%，可以看出，澆注系統(tǒng)2也在鑄件厚壁區(qū)域產(chǎn)生縮孔缺陷，其產(chǎn)生的縮孔體積為0.16 cm3，切面處的縮孔率為80%～85%，比澆注系統(tǒng)1產(chǎn)生縮孔缺陷少，其主要原因是金屬液在澆注系統(tǒng)1條件下開始充填厚壁區(qū)域的時(shí)間較早，在凝固時(shí)厚壁區(qū)域溫度高，凝固速率慢，更易產(chǎn)生孤立液相，產(chǎn)生縮孔缺陷，因此澆注系統(tǒng)2更優(yōu)。

圖8 澆注系統(tǒng)1縮孔缺陷分布示意圖

圖9 采用澆注系統(tǒng)2生產(chǎn)的鑄件縮孔分布模擬結(jié)果

圖10 工藝優(yōu)化后鑄件縮孔缺陷示意圖

圖11 鑄件實(shí)物圖

通過閥體結(jié)構(gòu)分析，設(shè)計(jì)了兩種壓鑄工藝并進(jìn)行數(shù)值模擬。結(jié)果顯示，鑄件在厚壁區(qū)域處產(chǎn)生縮孔缺陷，金屬液先填充厚壁區(qū)域的工藝產(chǎn)生的縮孔缺陷較多，產(chǎn)生縮孔缺陷的原因是鑄件厚壁區(qū)域凝固速率較慢，部分區(qū)域因得不到金屬液的補(bǔ)縮而被孤立。通過增加厚壁處冷卻系統(tǒng)對工藝進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明優(yōu)化后鑄件無縮孔缺陷并得到了生產(chǎn)驗(yàn)證，滿足技術(shù)要求。

作者

張芳
淄博職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院

本文來自：《特種鑄造及有色合金》雜志，《壓鑄周刊》戰(zhàn)略合作伙伴