針對(duì)電動(dòng)客車電動(dòng)機(jī)殼體直徑較大、內(nèi)壁筒狀水套范圍廣和壁厚不均勻等特點(diǎn),分析了水冷機(jī)殼的復(fù)雜結(jié)構(gòu)及筒狀砂芯對(duì)鋁合金低壓鑄造順序凝固的影響。設(shè)計(jì)了低壓鑄造澆注系統(tǒng)、模具結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)。通過(guò)AnyCasting軟件模擬鑄件凝固過(guò)程,預(yù)測(cè)壁厚不均勻產(chǎn)生的熱節(jié)和砂芯分隔作用形成的孤立液相情況,以及由此引發(fā)部分位置容易出現(xiàn)的縮松、縮孔等缺陷。探究如何采用鈹銅鑲件、水冷鑲件和氣冷管等優(yōu)化措施調(diào)整凝固速度,提高鑄件內(nèi)部組織成形致密度及生產(chǎn)質(zhì)量。 

【文章來(lái)源】：特種鑄造及有色合金. 2020,40(08)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：4 頁(yè)

【部分圖文】：

電動(dòng)客車水冷機(jī)殼殼體和內(nèi)部水套砂芯圖

從圖1可以看出,砂芯的存在容易增加低壓鑄造充型時(shí)的鋁液上升阻力,并阻隔鑄件部分位置壁厚的正常連接,阻礙低壓鑄造順序凝固實(shí)現(xiàn)[2]。為了能在短時(shí)間完成鋁合金液充型,設(shè)計(jì)了4個(gè)圓臺(tái)分澆口同時(shí)注入鋁液。每個(gè)澆口最大尺寸為?90 mm,最小處(即進(jìn)料口)直徑為?60 mm;鋁液在壓力作用下經(jīng)升液管進(jìn)入升液箱,再分別從4個(gè)澆口均衡進(jìn)入型腔,見(jiàn)圖2a。由于水冷機(jī)殼零件筒形圓周側(cè)面幾何形狀較多,外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜,因此模具分成左側(cè)、右側(cè)、前側(cè)、后側(cè)4個(gè)方向形成殼體的外圓周形狀,再加上底模座和上模型芯,共有6個(gè)開(kāi)模方向,模具材質(zhì)為3Cr2W8V耐熱鋼,見(jiàn)圖2b。鋁合金液經(jīng)底模的澆注系統(tǒng)進(jìn)入型腔,底模座上還設(shè)計(jì)了筒狀砂芯放入時(shí)的定位孔[3]。合模前筒狀砂芯須按照固定的方向和位置要求在型腔內(nèi)安裝好。上模由圓筒狀金屬型芯和蓋板組成,金屬型芯形成鑄件內(nèi)部中空的圓筒形狀。左側(cè)、右側(cè)、前側(cè)和后側(cè)模的背面都設(shè)計(jì)成均勻壁厚的掏空形狀,以增強(qiáng)4個(gè)側(cè)模的散熱速度并使鑄件周邊均衡冷卻。其中前側(cè)模上的小抽芯前段由熱傳導(dǎo)性能較高的鈹銅制成,可以加快壁厚較大位置的冷卻速度。同時(shí),由于筒狀砂芯的環(huán)形封閉結(jié)構(gòu)會(huì)使得充型時(shí)砂芯排氣困難,因此還設(shè)置了多個(gè)芯頭延伸排氣。

鋁合金低壓鑄造工藝設(shè)計(jì)按傳統(tǒng)可分為充型、增壓、保壓和減壓4個(gè)工藝階段,再通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐反饋品質(zhì)問(wèn)題修正工藝參數(shù)[5]。而使用WFXJ4510低壓鑄造機(jī),可以對(duì)低壓鑄造全過(guò)程進(jìn)行數(shù)字化人機(jī)對(duì)話的工藝參數(shù)設(shè)置調(diào)整。其中增壓時(shí)采用了更為精細(xì)化數(shù)字控制的液面加壓控制跟蹤系統(tǒng),使得壓力控制過(guò)程更為精細(xì),調(diào)節(jié)范圍更寬,升液充型控制精度更高[6],見(jiàn)圖3。充型過(guò)程壓力劃分成升液、充型、結(jié)殼增壓、結(jié)殼保壓、結(jié)晶增壓和減壓6個(gè)過(guò)程,對(duì)各階段進(jìn)行更細(xì)致精準(zhǔn)的壓力和增壓速度參數(shù)設(shè)置,其中升液壓力為21 kPa,充型壓力為26 kPa,結(jié)殼增壓壓力為31 kPa,結(jié)晶增壓壓力為38 kPa,結(jié)殼保壓壓力為38 kPa,保壓時(shí)間為536 s。結(jié)晶增壓壓力是針對(duì)鑄件質(zhì)量較大、壁厚差別大的鑄件在鑄件表面完成結(jié)殼后,需要在壁厚較大位置持續(xù)向未完成結(jié)晶的內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行壓力傳遞。其他的工藝參數(shù)設(shè)置見(jiàn)表1,其中模具和型芯的預(yù)熱溫度值已同步反饋至低壓鑄造工控機(jī)數(shù)字面板上,當(dāng)各部分模具預(yù)熱溫度達(dá)到預(yù)定值時(shí),系統(tǒng)才會(huì)啟動(dòng)合模。

【參考文獻(xiàn)】：
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