【摘要】：鋁合金航空件使用要求越來越高,需要其實現(xiàn)的功能越來越多,使得產(chǎn)品的設(shè)計越來越復(fù)雜。某鋁合金異形件形狀復(fù)雜,采用傳統(tǒng)的鑄造工藝難以生產(chǎn)出來。結(jié)合鑄件的結(jié)構(gòu)特點和工藝特點,設(shè)計出一種傳統(tǒng)金屬型重力鑄造與快速成型打印砂芯之間的組合新工藝,尋找傳統(tǒng)工藝與新興生產(chǎn)方式之間的結(jié)合。本文以某鋁合金異形件為研究對象,結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)實際,設(shè)計多種澆注系統(tǒng)方案和補縮系統(tǒng)方案,采用Any Casting數(shù)值模擬軟件從充型過程、凝固過程以及鑄件缺陷產(chǎn)生位置方面對比分析,最終選出鑄造工藝方案,針對鑄造工藝方案中存在的問題進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化,改進(jìn)澆注系統(tǒng)和補縮系統(tǒng),解決鑄件上產(chǎn)生的缺陷。采用正交試驗設(shè)計,對鑄造過程中的三個主要影響因素澆注時間、澆注溫度和模具溫度進(jìn)行試驗設(shè)計,以鑄件殘余熔體表面積作為實驗輸出結(jié)果,基于正交試驗設(shè)計得到的結(jié)果,通過方差分析和極差分析兩種分析方法得出三個參數(shù)影響鑄件質(zhì)量的主次,得到最優(yōu)工藝參數(shù)。采用3D打印的方法打印鑄件砂芯,對砂芯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計,設(shè)置適合打印的鑄件工藝參數(shù),最后設(shè)定打印工藝參數(shù):打印層厚為0.28mm,粘結(jié)劑濃度為0.2%通過設(shè)計的鑄造工藝方案,優(yōu)化的鑄造工藝參數(shù)以及基于參數(shù)設(shè)計下3D打印出來的砂芯。將金屬鑄型與3D打印砂芯組合在一起,澆注鑄件,并對其進(jìn)行金相檢測和硬度測試,均滿足要求。
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG292
【圖文】：

零件的三維圖如圖所示。圖 2.1 零件三維圖2.1.1 零件結(jié)構(gòu)分析鑄件的材料牌號為 ZL101A 鋁合金，為中小型件。零件外形不規(guī)則，中間為中空結(jié)構(gòu)，以異形中空結(jié)構(gòu)的筋相連，導(dǎo)致有許多拐彎的角度，容易產(chǎn)生熱節(jié)。鑄件有多個內(nèi)腔且截面不斷變化，導(dǎo)致砂芯造型困難。1.零件屬于中小型件，壁厚為 5-20mm，輪廓尺寸為 225×192×90mm；2.零件中部為中空結(jié)構(gòu)，由異形筋相連，筋也為中空結(jié)構(gòu)，并且壁厚很��；3.該零件氣密性要求高，不允許出現(xiàn)縮孔縮松缺陷。2.1.2 鑄造的難點1.鑄件內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用傳統(tǒng)的制芯手段要將砂型分為多個小塊完成，但是制出的小砂芯無法進(jìn)行定位和固定，并且強度方面達(dá)不到要求。2.鑄件中間為中空薄壁結(jié)構(gòu)，極易產(chǎn)生冷隔現(xiàn)象。在鑄件的轉(zhuǎn)角處很容易產(chǎn)生熱

鑄件的廢品率能夠得到控制，降低生產(chǎn)成本。題所研究的鑄件為中小型件，且生產(chǎn)批量為中小批量。結(jié)合工廠條件和零件質(zhì)量的要求，選擇用金屬型重力鑄造的鑄造方法。考慮其內(nèi)部結(jié)屬芯的方式來成型，故用砂芯取代。故本課題研究的鑄件采用外面金的鑄造方案。金屬鑄型和砂芯的鑄造方案，鋁合金異型件從鋁合金錠到鑄件要經(jīng)過多工序如下：—配制合金—金屬型準(zhǔn)備—重力鑄造—初步檢查—切割澆冒口—鑄件處理—硬度檢查—鑄件吹砂—機械加工—表面處理—X 光、熒光檢查—品檢驗—包裝方案設(shè)計零件的特點，經(jīng)查資料[34]零件小于 20mm 孔不鑄出，用后續(xù)的機械加不鑄出孔就得到鑄件圖，如圖 2.2 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2715050