转向器真空压铸模流分析

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转向器真空压铸模流分析
5 |2 ?3 c* z6 N. L; z0 H1 |7 K1 问题描述
2 E& b* y7 P5 s7 U) D2 a) ?
: U- o6 ]# m8 S* b* x真空压铸可以有效的改善铸件内部的气孔缺陷，并且使铸件组织更加致密，增加强度；但由于设备抽真空能力等其他方面原因，导致型腔内还存在少量气体。转向器的上壳体位于最后填充部位，发现在该部位没有设置有效的排气通道，剩余气体有可能被金属液卷到该位置，导致该处出现气孔缺陷。

本次用Flow3D软件对增加排气道后的真空压铸转向器壳体进行流态分析，并且和之前没加该排气道时的流态情况进行对比，用数值模拟的方式分析增加该排气道后，对转向器上壳体产生气孔的部位是否有抑制作用。

2 实体的建立

7 I8 \& w! e* n# g2.1 转向器实体建模

模流分析采用Pro/E建模，用Flow3D做前处理和求解，分析采用有限差分网格，网格数量控制在600W左右，求解包括流场、温度场、缺陷场、速度场。转向器的实体模型如图1所示：

/ d7 O. p1 b6 [3 n1 a5 _图1 转向器实体模型

2.2 材料数据
  [  A! z" ^0 h" w4 [, z$ x' S
表1为转向器真空压铸模流分析所需部分数据

表1 转向器部件材料数据

2.3 参数
9 P' h+ ^4 v& G. Q: s6 n4 V
( i' s4 m# a, t% r6 [- `由于材料是铝合金结构件，内浇口速度范围应该在20-60 m/s。浇注温度680-720,模具温度160-200。本次模拟选用如下参数，冲头压射速度计算公式如下：
( z4 M2 @3 y9 E- n' D
1 @2 _9 n1 p. H8 X# o5 qV1 S1 = V2 S2
) @6 ^- b* U0 n" d$ t( X" U  y+ x, t
5 i/ [7 z2 a% X/ L# yV1-内浇口速度
V2-冲头速度
S1-内浇口横截面积
9 ^0 v, W  ~& U; S: r+ uS2-冲头横截面积
+ c1 x, z5 _' ]# p" p; B
此次真空压铸转向器壳体的模拟计算选用一组参数预模拟，表2为转向器真空压铸的工艺参数。

表2 转向器真空压铸工艺参数
3 {' s$ l' w& p" h& Z0 D

3 模流分析

  A, O4 {+ c$ O, h& {6 ?转向器的表面温度场和腔体的流态如下图所示，由流动情况看出，新增加的排气道并没有影响金属液的填充顺序，金属液还是依次填充零件的各个部位；温度场云图上，除了部分远浇口区域温度较低，其他区域的温度分布是比较均匀的。

& B0 v; u, R0 @" i图2 不同填充时间时转向器型腔中铝合金液的流动状态

6 t+ L8 u! E7 |  I$ L% O  q9 `增加的排气道给转向器腔体的填充末端提供了残余气体排出的通道，有效的降低了气孔出现的几率。下图为增加排气道前后，气孔缺陷在转向器壳体上出现的几率云图：

& Z9 X/ N/ \( i(a) 原状态 (b) 新增加排气道

红色部位为气孔出现几率大的地方；对比a、b两图，增加排气道后，气孔出现几率大的部位明显减少，并且重要部位的气孔情况已经得到很好的控制。

- C  ^2 }' B; ?" Y( x4 结论

7 ?  Y% r8 b: \, y% G上壳体处新增加的排气道可以明显降低气孔缺陷的产生，并且新增加的排气道没有改变金属液的填充顺序。(end)