基于procas的殼座壓鑄數(shù)值模擬

變送器的外殼支撐著變送器的儀器儀表，是其重要的組成。采用壓力鑄造生產(chǎn)殼座。相對(duì)其他工藝,壓鑄可以連續(xù)、大批量地生產(chǎn)1殼體的結(jié)構(gòu)特征殼座的輪廓尺寸為128mm×116mm×119mm,平均壁厚為7.86mm,體積為5.21×102工藝方案2.1內(nèi)部插入式設(shè)計(jì)內(nèi)澆口的厚度對(duì)形成良好的充填流動(dòng)狀態(tài)的影響較大2.2u模具預(yù)熱溫度根據(jù)殼座的壁厚及復(fù)雜程度,選用高速壓射。其速度按下式計(jì)算。式中,u模具預(yù)熱溫度過高或過低都會(huì)影響壓鑄件的品質(zhì)。依據(jù)經(jīng)驗(yàn)可知,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜并且平均壁厚大于3mm的鋁合金壓鑄件模具預(yù)熱溫度為150～180℃,因此選取模具預(yù)熱溫度為150、165、180℃。3殼體框架網(wǎng)格的劃分進(jìn)行面網(wǎng)格劃分時(shí),為了盡量減少模擬時(shí)間,在保證模擬精度的前提下,盡可能取大網(wǎng)格尺寸4正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)及工藝參數(shù)的優(yōu)化4.1正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)影響壓鑄件品質(zhì)的因素有很多,如內(nèi)澆口的厚度及模具預(yù)熱溫度、澆注溫度、壓射速度等4.2凝固過程的模型模擬分析根據(jù)正交試驗(yàn)的結(jié)果,分析鑄件充型、鑄件凝固及鑄件縮孔、縮松量的情況,結(jié)果見表3。通過充型時(shí)間和充型指標(biāo)兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來判斷各組工藝參數(shù)下充型過程的好壞。充型指標(biāo)是對(duì)在壓力鑄造過程中的流動(dòng)狀態(tài),如層流、紊流、裹氣、沖刷、澆不足等現(xiàn)象的綜合評(píng)價(jià)凝固過程的模擬主要是觀察和分析溫度的變化與趨勢(shì)另外,隨著壓射速度增大,鑄件的縮孔、縮松量呈現(xiàn)先減小再增加的趨勢(shì)。當(dāng)壓射速度為3.4m/s時(shí),鑄件的縮孔、縮松量最小;隨著模具預(yù)熱溫度升高,鑄件的縮孔、縮松量也呈現(xiàn)為先減小再增加的趨勢(shì),在預(yù)熱溫度為165℃時(shí),鑄件的縮孔、縮松量最小;隨著澆注溫度升高,鑄件的縮孔、縮松量呈現(xiàn)增加的趨勢(shì),在澆注溫度為590℃時(shí),鑄件縮孔、縮松量最小;適當(dāng)?shù)卦黾觾?nèi)澆口的厚度,有利于減少鑄件裹氣缺陷及補(bǔ)縮壓力的傳遞,內(nèi)澆口的厚度為2.4mm時(shí),鑄件的縮孔、縮松量最小。4.3優(yōu)化工藝參數(shù)在壓鑄生產(chǎn)中,鑄件的縮松、縮孔量和裹氣量應(yīng)盡量少,以保證鑄件的強(qiáng)度5充填料均勻性分析根據(jù)優(yōu)化出的工藝參數(shù)對(duì)殼座進(jìn)行數(shù)值模擬,圖3為殼座充型模擬過程,圖4為殼座縮孔、縮松缺陷,圖5為殼座裹氣圖。由圖3可知,金屬液經(jīng)過直澆道、橫澆道及內(nèi)澆口后,進(jìn)入型腔內(nèi),先填充中央部分,然后向型腔四周填充,直到型腔被填滿,充型過程完畢。金屬流動(dòng)方式總體平穩(wěn),流動(dòng)狀態(tài)較好。由圖4可知,鑄件的縮孔、縮松主要集中在鑄件壁厚較大的位置處,該位置不是受力部位,因而對(duì)鑄件的整體質(zhì)量并沒有影響。由圖5可知,殼座鑄件的裹氣部分主要集中在靠近內(nèi)澆口處,由于內(nèi)澆口附近金屬液流動(dòng)速度相對(duì)較快,卷入的氣體會(huì)較多。用優(yōu)化的工藝參數(shù)模擬得出的殼座鑄件充型時(shí)間為0.0555s,凝固時(shí)間為11.12s,縮孔、縮松平均體積分?jǐn)?shù)為1.10%,平均裹氣量為0.00059g·cm6u2004金相組織觀察選用J1125型臥式冷室壓鑄機(jī),利用設(shè)計(jì)制造出的殼座壓鑄模具及優(yōu)化的壓鑄工藝參數(shù)進(jìn)行壓鑄。圖6為生產(chǎn)出來的殼座?？梢婅T件形狀清晰,未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷。根據(jù)模擬結(jié)果對(duì)鑄件容易產(chǎn)生縮孔、縮松的位置(圖4中A點(diǎn)處)進(jìn)行金相組織觀察。圖7為A處金相組織?？梢钥闯?鑄件微觀孔洞較少,且縮孔、縮松的位置位于鑄件厚壁中間,不是工作面,對(duì)鑄件品質(zhì)影響較小,因此,可以大批量生產(chǎn)。7內(nèi)澆口厚度對(duì)縮松、縮孔的影響(1)對(duì)殼座壓鑄件進(jìn)行了充型凝固過程數(shù)值模擬,合理的內(nèi)澆口厚度為2.4mm,優(yōu)化后的壓鑄件工藝參數(shù):澆注溫度為590℃,模具預(yù)熱溫度為165℃,壓射速度為3.4m/s。(2)建立殼座壓鑄件正交試驗(yàn),得出內(nèi)澆口厚度