ZL205A合金复杂铸件收缩尺寸精确控制

发布时间：2023-08-29 20:31

　　二十世纪七十年代以来,近净成形技术在铸造领域发展迅猛,各类特种铸造技术的发明和应用提高了铸件的成形质量及尺寸精度。然而,铸件线收缩率作为铸造生产中尺寸控制的重要一环却极少被人研究,甚至现在大多企业的生产制造中对铸件线收缩率的赋值还停留在利用缩尺对铸件进行赋值。这种传统的设计方案需要大量的试制才能获取较为精准的铸件线收缩率,且该种设计方案不具一般性,不同的铸件结构需要重复试制。针对上述实际情况,本文通过ANSYS模拟软件,模拟不同结构铸件的线收缩行为,发现铸件的收缩过程中存在着明显的向心行为;并进一步对比外接圆圆心、最大内接圆圆心和几何质心三种收缩中心假设,结合工程实际确定了收缩中心表征节点即铸件几何质心;再基于收缩中心对复杂铸件结构进行划分,设计了基于局部包络密度的铸件线收缩率赋值方案并将其与传统经验铸件线收缩率赋值方案和整体包络密度铸件线收缩率赋值方案进行对比,发现该设计方案具有较好的收缩尺寸控制精度,在选用ZL205A铝合金材料进行砂型浇注时可以获得整体公差为CT4的合金铸件。本文探究了铸件壁厚、几何对称性及冷却速率对铸件收缩中心位置的影响,通过单一变量控制研究,选取壁厚由50mm...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
    1.2 铸件近净成形研究现状
        1.2.1 压力铸造
        1.2.2 挤压铸造
        1.2.3 消失模铸造
        1.2.4 半固态成形技术
        1.2.5 熔模铸造
    1.3 铸件收缩尺寸精度控制研究现状
        1.3.1 经验缩尺控制
        1.3.2 基于包络密度控制
        1.3.3 收缩模拟控制
    1.4 存在的问题及本文主要研究内容
第2章 实验材料及方法
    2.1 实验材料及模型
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验模型
    2.2 模拟过程及条件设定
        2.2.1 材料参数设置
        2.2.2 模型网格划分
        2.2.3 初始条件与边界条件设定
        2.2.4 模拟计算求解
    2.3 研究方案设计
        2.3.1 铸件收缩中心探究方案
        2.3.2 基于局部包络密度收缩尺寸控制精度研究方案
        2.3.3 基于局部包络密赋值法实际生产应用研究方案
    2.4 分析评定方法
        2.4.1 铸件结构收缩中心表征及评定方法
        2.4.2 铸件收缩尺寸控制效果表征及评定方法
第3章 ZL205A合金铸件收缩特征
    3.1 引言
    3.2 凝固过程铸件收缩行为
        3.2.1 铸件自由收缩行为
        3.2.2 铸件受阻收缩行为
    3.3 凝固过程铸件收缩中心确定
        3.3.1 实体结构铸件收缩中心
        3.3.2 框体结构铸件收缩中心
        3.3.3 槽体结构铸件收缩中心
    3.4 凝固过程铸件收缩中心的影响因素
        3.4.1 壁厚对铸件收缩中心的影响
        3.4.2 几何对称性对铸件收缩中心的影响
        3.4.3 冷却速率对铸件收缩中心的影响
    3.5 本章小结
第4章 基于局部包络密度收缩尺寸精确控制
    4.1 引言
    4.2 包络密度与铸件线收缩率
    4.3 铸件线收缩率赋值对收缩尺寸的精度控制
        4.3.1 传统经验赋值
        4.3.2 整体包络密度赋值
        4.3.3 局部包络密度赋值
    4.4 铸件结构划分对局部包络密度赋值精度的影响
        4.4.1 收缩中心射线划分
        4.4.2 收缩中心曲线划分
        4.4.3 壁厚对称中心划分
    4.5 本章小结
第5章 局部包络密度赋值实际应用
    5.1 引言
    5.2 实际铸件局部包络密度赋值设计
    5.3 实际生产方案与局部赋值法铸件尺寸精度
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3844233