AZ91D镁合金变速箱后壳挤压铸造成型工艺数值模拟分析.pdf

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1、Test&Research试验研究AZ91D镁合金变速箱后壳挤压铸造成型工艺数值模拟分析管滔滔，杨浩成，朱阳（台州广播电视大学高职学院，浙江台州318000）摘要：通过对现实情况的分析，提出了在汽车上使用镁合金材料，从而达到汽车轻量化，实现节能减排的目的。通过Pro/E软件建模后，应用ProCAST仿真软件对镁合金变速箱壳体在挤压铸造时的多项性能进行了研究分析，并通过直观分析法，找到了最佳的工艺参数组合，为后续进一步研究提供了指导。关键词：镁合金；挤压铸造；数值模拟中图分类号：TG292；文献标识码：A；文章

2、编号:1006-9658（2016）06-0009-04DOI：10.3969/j.issn.1006-9658.2016.06.003镁合金具有使汽车轻量化、节约能源、降低成以极大地提高壳体的强度。本的天然优势，使用高性能镁合金，可使汽车零件[1]质量减轻，节约汽、柴油可达10%以上。但采用高性能镁合金生产汽车零部件，需要我们研究和解决材料性能、成形机理、成形工艺及其生产装备等科学与工程问题。本文通过Pro/E软件建模后，应用ProCAST仿真软件对镁合金变速箱壳体在挤压铸造时的多项性能进行了研究分析，并通

3、过直观分图1变速箱后壳三维优化模型析法，找到了最佳的工艺参数组合，为后续进一步1.1软件的选择与应用研究提供了指导。ProCAST是一种常用的铸造模拟仿真软件，可进行缩孔、浇不足、模具寿命等各方面缺陷的预测1实验条件的确定[3]分析。在铸造模拟分析中可以按图2（模拟步骤）常用的铸造镁合金AZ91D，比强度高，耐腐蚀所示来应用该软件。性好，弹性模量大，散热性、消震性好，承受冲击载3工艺评估网格划分参数设置充型计算凝固计算荷能力比铝合金大，密度在1.8g/cm左右，远低于3[2]常用铝合金（密度在2.5~2.88

4、g/cm）。因此，我们MeshCASTPreCASTProCAST以AZ91D镁合金为例，对变速箱后壳的挤压铸造图2ProCAST模拟步骤成型工艺进行了数值模拟分析。由于变速器后壳体结构相对复杂，通过各种力1.2物理模型的构建学分析，在保持整体结构基本不变的前提下，在应在整个铸造模拟过程中，ProCAST前处理起变最大部位（凸台与圆盘连接边缘）适当添加加强到极为重要的作用，整个铸造模拟中的计算效率和筋，如图1（变速箱后壳结构三维优化模型）所示，可求解所达到的精度，直接取决于模型构建的合理程度。有时在构建模型时

5、，经常由于局部细节的处理不当，从而导致计算效率与精度降低，更严重的，会基金项目：2015年浙江省大学生科技创新项目（2015R419001）直接导致求解过程的中断。收稿日期:2016-05-11稿件编号:1605-13741.2.1网格划分作者简介：管滔滔（1995—），男，在读,主要研究方向为铸造材料的开发应用.由于ProCAST软件的前处理模块不具备建模中国铸造装备与技术6∕20169万方数据试验研究Test&Research功能，可以先选择其他建模软件（如Pro/E等）建立及固后冷却收缩产生的体积总变化

6、量为ΔVs，铸件模型，再以“iges”格式导入ProCAST软件，再经在比压变化时产生的体积变化量为ΔVP，两者在压[4]MeshCAST划分网格。铸过程中的相互关系必须符合公式ΔVP=ΔVs。1.2.2模具材料定义2.1压力协调准则常用的热作模具钢H13（国标牌号为在铸造过程中，凝固和冷却均会导致铸件收[5]4Cr5MoSiV1），淬透性、耐磨性好，韧性及弹性变缩，而在外力作用下，导致材料发生流动和塑性变形相对较小，高温强度和硬度较高，综合力学性能形，可以用于补偿，因此，在挤压铸造时，铸件体积优良，可以将其

7、视作刚性材料并作为铸造模拟过程的协调首先体现在力学的协调方面。由“最小阻力中的模具材料，然后再对AZ91D进行导热性、流动定律”得知，假如施加的挤压力足够大，则会使得已性等铸造性能进行研究分析。凝固金属层的塑性变形流向附近阻力较小的缩孔1.2.3热边界条件确定区、液态区及固液并存区，就会顺利达到预期补缩在模拟过程中，我们可以假定挤压铸造环境在的目的。反之，如果挤压力不足，已凝固金属层不恒温30℃左右，各零部件之间的接触热传导系数能够往缩孔区、液态区及固液并存区流动，则难以2确定为1000W/(m·K)，而各零

8、部件与周围介质之消除缩孔缺陷。所以，挤压铸造时，工件上所受的2[6]间的接触热传导系数确定为20W/(m·K)。整个比压P大于临界比压，是首要的协调准则。模具假设为空冷。2.2时间协调准则1.2.4初始条件确定铸件形成缩孔是需要一段时间的，液体流动进根据镁合金铸造工艺的相关文献，以及相行补缩也同样需要一段时间。如果补缩时间不足，关企业的变速器壳体的铸造过程总结，可以设定则金属由液态冷凝为固态及固态后