鋁合金車輪低壓鍛造 模具設(shè)計優(yōu)化方案

對改善 模具設(shè)計進行鍛造 摹擬 ，初始和界限 前提 為：材料為A356；熔體溫度為680℃；模具和鋁液換熱系數(shù)為3000W/m2·K；模具與保溫材料界面換熱系數(shù)為50W/m2·K；分流錐冷卻水300s開啟，冷卻時候 為40s；上模冷卻水90s開啟，冷卻時候 為160s；下模冷卻水290s開啟，冷卻時候 為60s；時候 壓力曲線如圖3所示，壓力抵償為207Pa。

因輻條中心部位很薄，再減薄模具壁厚會使輻條中部比根部過早凝固，從而致使 根部的縮松。為此，鄙人 模底部的中空部位添加保溫材料，使輻條邊沿 壁厚的凝固慢一些，成為補縮通道，而輻條中部可以更早凝固取得 較好的微不雅 組織和機械機能 。對兩種模具設(shè)計方案的鍛造 摹擬 成果見圖4～圖6所示。

從圖4可看出，初始設(shè)計時凝固時候 為155s，改善 后的凝固時候 為131s，縮短了成型周期。從圖5可看出，不異位置的晶粒尺寸，改善 后的設(shè)計要比初始設(shè)計小，在輻條位置處，初始設(shè)計的晶粒尺寸約為30.6μm，改善 后為29.0μm。從圖6可看出，在輻條根部，初始設(shè)計時鍛造 發(fā)生 的縮松對照 年夜 ，改善 設(shè)計的車輪輻條根部縮松發(fā)生 的概率 對照 小。

4 成果與接洽

表1為初始方案和改善 方案的鑄件各部位的抗拉強度、屈就 強度和伸長率的對照 。從表1可知，改善 設(shè)計后輻條部位的伸長率較著比初始設(shè)計有所提高，并到達(dá) 3%的要求。

按照圖5的晶粒尺寸散布 與表1的機械機能 數(shù)據(jù)可知，車輪不異部位晶粒尺寸越小其機械機能 越好，表白了摹擬 成果的準(zhǔn)確 性。這就將微不雅 組織與機械機能 成立了準(zhǔn)定量的數(shù)學(xué)關(guān)系，為直接展望機械機能 供應(yīng) 了根據(jù) 。

凝固數(shù)值摹擬 經(jīng)由 最近幾年來的成長 已 對照 成熟，鍛造 CAE運用 于低壓鍛造 鋁合金車輪依然 是以凝固摹擬 為根本，具有必然 的精度。然則 因為 界限 前提 復(fù)雜，模具皮相每每噴有涂料，涂料層的厚度對傳熱有很年夜 影響，所以界面換熱系數(shù)很難切確丈量 。是以 ，CAE摹擬 成果的準(zhǔn)確性在必然 水平 上依靠 于工程經(jīng)驗。并且 鍛造 CAE只可以或許 對已有模具設(shè)計方案進行摹擬 ，軟件還不克不及 夠按照摹擬 成果主動 進行模具構(gòu)造 優(yōu)化和改善 。

還應(yīng)注重，低壓鍛造 鋁合金車輪力學(xué)機能 不但 受模具構(gòu)造 影響，并且 還受合金成分 、熔煉、鍛造 工藝等影響；Si相形態(tài)、年夜 小、散布 對力學(xué)機能 影響很年夜 ，當(dāng)以針片狀況 存在時，可看做 是材料掉 效的初始裂紋；Mg元素太高 ，合金的抗拉強度和屈就 強度都有所提高，然則 伸長率會下降；Fe元素含量增添 會下降 合金的抗拉強度和屈就 強度，且伸長率下降 幅度更年夜 ；熔液中含氫量太高 會使縮松更加 嚴(yán)重；各個冷卻水管的開啟時候 對縮松發(fā)生 有直接影響。在周全 闡明影響鍛造 缺點 和力學(xué)機能 的身分 的根本上，才能更好地運用 鍛造 CAE手藝 指點 模具設(shè)計。

5 竣事 語

以流體力學(xué)傳熱學(xué)為根本，操縱Any Casting鍛造 摹擬 軟件，對初始設(shè)計進行了鍛造 進程 的流場和溫度場的數(shù)值摹擬 。采取 殘存 熔體模數(shù)展望縮孔和縮松缺點 ，肯定 摹擬 方式 摹擬 微不雅 組織。按照摹擬 成果連系 鑄件構(gòu)成 的理論與工程經(jīng)驗對模具構(gòu)造 進行了優(yōu)化。對改善 后的模具進行了鍛造 摹擬 ，與初始設(shè)計比擬 ，凝固時候 縮短，晶粒尺寸和縮松缺點 減小?，F(xiàn)實 產(chǎn)物 和車輪各部位拉伸實驗 證實 ，該方式 可以或許 指點 模具構(gòu)造 優(yōu)化，削減 頻頻 修模試模所釀成的 資本 與能源華侈，提高工藝制品 率。