[发明专利]一种铝合金换挡毂铸造缺陷的控制方法

说明书

本发明提供一种铝合金换挡毂铸造缺陷的控制方法，属于液态金属成型技术领域。该方法首先在实际铸造开模过程中进行铸件温度检测，获得铸件温度场，利用检测设备对实际铸造的铝合金换挡毂铸件产品进行缺陷检测，获得实际铸造过程的缩孔缩松铸造缺陷形成区域；然后建立铸造过程有限元仿真分析模型，利用专业铸造仿真软件ProCAST对换挡毂充型凝固过程进行模拟，并与实际检测结果进行对比，对参数进行必要的修正；最后利用仿真模型分别对模具、浇注温度、模具预热温度和浇注速度等工艺参数进行仿真分析和优化，并通过试铸得到有效改善铝合金换挡毂铸件缩孔缩松铸造缺陷的合格铸件，进而达到改善换挡毂铸造缺陷，提高铸件质量的目的。

技术领域

本发明涉及液体金属成型技术领域，特别是指一种铝合金换挡毂铸造缺陷的控制方法。

背景技术

换挡毂作为双离合变速器的关键部件，其加工质量直接决定换挡的效率及平顺性，铸造作为换挡毂成型的第一道工序，铸件质量的好坏直接影响后续机加工精度及使用过程的寿命。

在AlSi12CuNiMg中加入了合金元素，提高了工件的力学性能但也降低了合金的流动性、抗热裂性等铸造性能，使得铸件在铸造过程中容易产生金属夹杂物、浇不足、缩孔、缩松、裂纹、变形和气孔等缺陷。因此复杂铝合金铸件的铸造工艺设计通常较为困难。传统的铸造工艺设计对设计者从业经验要求较高，设计周期长且成本高。对于单件小批量生产的铝合金铸件来说，将大大增加生产成本，造成资源浪费。通过铸造模拟仿真可以模拟充型及凝固过程中流场、温度场的分布，预测铸件缺陷产生的位置，能够有效缩短铸件从设计到生产的研发周期，降低生产成本。因此，在铸造模拟软件的辅助下进行铸造工艺设计是一种有效的方式。

在铸造缺陷控制方面，文献1(孙策，盛文斌，阎思锦，等.ZL114A横梁铸造数值模拟及工艺优化[J].铸造技术，2019，40(09)：941-945.)针对铝合金横梁进行工艺改进，利用AnyCasting软件对铸造过程进行模拟仿真，分析了冒口及冷铁位置对铸件凝固和缺陷产生概率的影响规律，结果表明以冒口处引出补贴的方式消除铸件侧壁缺陷，并在底部放置冷铁使缺陷产生的概率显著降低。文献2(支龙，巩红涛，杨小建，等.叶轮铸造过程数值模拟及工艺改进[J].热加工工艺,2019(19):76-78.)利用Procast模拟软件对叶轮的铸造过程进行仿真，预判缺陷产生位置，并对原有工艺进行了优化，结果表明在保证流动性的前提下，适当降低金属液的浇注温度可降低缺陷产生，通过设置合理的冒口及配置冷铁可消除缺陷。分析可知，当前针对铸造缺陷的控制方法研究主要集中在冒口的合理设计以及冷铁的配置上，没有考虑铸造模具本身是否可以改进；在进行工艺仿真时，对模型的准确性没有进行进一步的验证。因此，在确定换挡毂铸造仿真模型准确性的基础上，通过改进模具结构并优化工艺方案使得铸件缺陷得到控制，进而提高换挡毂铸件的品质。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种铝合金换挡毂铸造缺陷的控制方法，在对换挡毂铸造现场调研获得实际铸造工艺参数、材料热物性参数及实际缺陷后，建立铸造仿真模型，通过比较实际铸造温度场和仿真温度场分布，确保模型的可靠性，在此基础上改进铸造模具结构并优化工艺参数，经过X射线探伤后，发现在改进的模具结构及优选的工艺参数下，缩孔缩松缺陷明显减少，达到了换挡毂铸造缺陷的控制目的。

该方法包括步骤如下：

S1：利用热像仪在实际铸造开模过程中进行铸件温度检测，获得铸件温度场；

S2：对实际铸造的铝合金换挡毂铸件产品进行缺陷检测，获得实际铸造过程的缩孔缩松铸造缺陷形成区域；

S3：对铸造过程进行计算机仿真分析，仿真得到铸件温度场，并与S1的实际检测结果进行对比，并对模型换热系数进行修正；

S4：利用修正后的模型仿真得到铸件缺陷形成区域；

S5：对模具进行改进研究，将改进方案利用S3得到的修正后的仿真模型进行仿真，直至仿真结果显示铸件的缩孔缩松缺陷与S4的仿真结果相比有明显改善；