转向器真空压铸模流分析

w3oUv6

转向器真空压铸模流分析
1 问题描述
1 O$ x6 K8 X: q: P
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。
5 D4 d3 w+ S; r0 `
( H3 `9 L. b7 B8 O1 D: F: ]2 实体的建立

' z% z1 E: w# F0 s+ s" R2.1 转向器实体建模

1 O$ V+ i! T& a7 l  @: `0 l. V% g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：

图1 转向器实体模型

* J6 k( j- u5 g) S2.2 材料数据

( m5 q( l$ {" C1 t5 P% s% _" u0 ?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
. u1 L  ]+ C. w3 ]$ Z4 w: ~

' r0 [8 U. R! F3 d& p. a# d2.3 参数

0 P0 P* A8 t( _$ [+ p/ o. C: ?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：

V1 S1 = V2 S2
) Y5 F1 w% G; b2 h  i5 x8 i) k
V1-内浇口速度
V2-冲头速度
S1-内浇口横截面积
S2-冲头横截面积

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
6 u& Z" ^( i8 }" g: C

9 f" D$ ^+ a/ K- \; L3 模流分析
& o8 j: a$ P8 v
! K% `7 n2 g  z* b# J5 O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。

图2 不同填充时间时转向器型腔中铝合金液的流动状态

8 c* k" V1 C' t" l3 l0 l7 D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：

( _! l2 R3 u% ^% @, u(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。

4 结论

1 r6 Y0 T, U2 Y3 t: q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)