摩托车用铝合金轮毂的金属型铸造过程数值模拟与工艺优化

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1、江苏大学硕士学位论文摘要本文针对摩托车铝合金轮毂铸件易产生缩孔、疏松等铸造缺陷，导致成品率低，性能不高等问题，以铸造模拟软件ProCAST为工具，模拟了摩托车轮毂金属型重力铸造过程，并进行了工艺优化，以达到消除铸造缺陷、缩短产品开发周期及降低成本的目的。主要研究结果如下：1．根据浇冒口设计理论、铸件补缩原理和生产实践经验，采用计算机数值模拟技术对金属型重力铸造过程进行分析，研究了铸件收缩缺陷的位置、大小、形状的分布规律，确定了浇冒口参数并讨论了浇冒口与收缩缺陷位置的关系。2．对LMC499．2型号摩托车轮毂进行了金属型重力铸造充型及凝固过程的

2、数值模拟，得到了其流场、温度场、以及凝固过程各部位固相率的变化规律，预测了收缩缺陷，并通过试生产进行验证。根据模拟结果及实际生产情况，针对轮毂铸件的“热节”部位进行分析，采用保温型涂料与局部冷却模具相结合及同时修改下模模具的方法，对铸造过程中的模具温度场进行调节，成功消除了铸件的“热节”部位，实现了顺序凝固。3．对金属型重力铸造过程中模具温度场进行了连续铸造过程的热分析，研究了自然冷却条件和强制冷却条件对模具温度场的影响。结果表明，多周期循环浇注时，随着循环浇注次数的增加，温度是不断变化的，当循环浇注7次后，模具内部建立了相对稳定的温度梯度，

3、模具逐渐达到了热平衡状态。4．研究了增强颗粒的添加对复合材料铸造性能的影响，根据体积分数与各热物性参数之间的函数关系式对ProCAST的数据库进行二次开发，建立了金属基复合材料的物性参数数据库，从而得到增强颗粒的体积分数与合金成分之间对金属基复合材料的铸造性能的影响关系。研究了体积分数为5％的～203颗粒增强ZLl01铝基复合材料摩托车轮毂的铸造性能。结果表明，加入颗粒后熔体粘度明显增加，导致复合材料流动性降低，轮辐、轮辋薄壁处均出现了缩松缺陷。通过提高Si的含量和使用优化后的铸造工艺方案，提高了熔体的流动性，并增加了其自身的补缩能力，使轮辐

4、、轮辋薄壁位置的缩松、缩孔明显减少或消失。江苏大学硕士学位论文关键词：摩托车轮毂；金属型重力铸造；数值模拟；ProCAST：浇冒口系统；热平衡；金属基复合材料：颗粒增强Ⅱ江苏大学硕士学位论文ABSTRACTThepermanentgravitycastingprocessforthealuminumalloymotorcyclewheel-hubissimulatedbyProCASTsoftwareinordertoreducethecastingflaws，suchastheshrinkagevoidsandrarefactionsetc

5、，increasetheratesandpropertiesofthefinishedproducts．Thecastingtechniquesareoptimized，theproductioncycleisdecrease，andthecostreduced．Themainresultsareshownbelow：1．Accordingtofeederandgatesystemtheories，castfeedingprincipleandproductivepracticalexperience，thestateofapermanent

6、gravitycastingprocess，distributionofplace，sizeandshapeofshrinkageporosityarestudied，andthefeeder’Sparameterisdeterminedbymeansofthetechniqueofcomputernumericalsimulation,andthepositionrelationshipbetweenfeederandshrinkageporosityisalsodiscussed．2．Themotorcyclewheel-hubmarke

7、dLMC499—2aresimulatedinpermanentgravitycastingfillingandsolidificationprocess．Thechangingdatafortheflowfield，temperaturefieldandfractionofsolidofthecastingprocessareobtained，theshrinkagedefectsarepreestimated，andthetestsarecardedoutbyexaminationproducing．Thecastingtechnolog

8、iesareoptimizedaccordingtothesimulationresultsandthepracticeproducing．Temperaturef