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大型长导程ZL205A内鼓低压铸造工艺技术研究

大型长导程ZL205A内鼓低压铸造工艺技术研究

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作者：杨启欣西安工业大学

学位级别：硕士

随着我国武器装备发展的需求,舰载武器装备有着快速、轻量、火力强的需求,ZL205A铝铜合金有着重量轻、强度好的特点,因此把此种材料作为实验材料。大型长导程关键传动部件为研究对象,加工方法选为低压砂型铸造。目前国内对大型铸件的研... 详细信息

随着我国武器装备发展的需求,舰载武器装备有着快速、轻量、火力强的需求,ZL205A铝铜合金有着重量轻、强度好的特点,因此把此种材料作为实验材料。大型长导程关键传动部件为研究对象,加工方法选为低压砂型铸造。目前国内对大型铸件的研制与生产,已经积累了不少经验,但还是存在研究周期长、生产效率低、铸件成品率不高的困境。现针对大型长导程关键传动部件质量重、长度长的特点,通过研究浇注系统结构与低压砂型铸造工艺参数,并借用铸造数值模拟软件找出最佳的浇注系统方案、最佳的砂型模具方案、最佳的工艺参数组合。主要研究内容如下:首先对ZL205A大型长导程关键传动部件的特点进行分析,为大型长导程关键传动部件制定一套初步的低压砂型浇注工艺方案。根据其特点采用了分体式模具加树脂砂芯的加工方式,选定黏土砂、树脂原砂、树脂、粘结剂等型号。再设计浇注方向、分型面、浇注系统类型、浇口位置、计算最小浇注系统截面积。最后根据低压浇铸工艺规范确定充型压力、充型速度、结晶压力、保压时间、浇注温度五大工艺参数。介绍铸造数值模拟仿真技术及充型凝固阶段涉及到的理论模型,介绍卷气、合金氧化、缩孔缩松三种缺陷的数学模型和预测方法。为工艺优化奠定基础。对ZL205A大型长导程关键传动部件进行铸造过程数值模拟分析,并对浇注系统结构和低压砂型工艺参数组合两个方面进行优化。通过数值模拟分析软件Procast得出的初始浇注系统仿真结果进行结构优化后得到双侧立柱式浇注系统。再分析不同的立柱高度对铸件质量的影响,设计三因素三水平的正交仿真实验,找出结晶压力、保压时间、浇注温度三种工艺参数对铸件质量影响最大一项,并得出最优的工艺参数组合,从而起到减少两侧直浇道中的缩孔缩松区域并提升铸件的整体质量的目的。最佳工艺参数组合为:充型压力380mbar,升液时间2.9s,充型时间28.8s,结壳前增压速率15mbar/s,结壳后增压速率25mbar/s,结壳前增压总压力90mbar,结壳后增压总压力165mbar,结壳前增压时间6s,结壳后增压时间6.6s,保压时间12min,浇注温度710℃,铸型预热温度60℃。通过实际生产实验,分析不同工艺参数下传动部件显微组织以及力学性能,验证工艺优化的可行性。通过单一变量因素控制方法研究浇注温度、结晶压力、保压时间对大型长导程ZL205A关键传动部件质量的影响,验证了最佳的工艺方案为浇注温度710℃、结晶压力255mbar、保压时间12min。

关键词： ZL205A 大型长导程铸件仿真模拟低压铸造工艺优化

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