本文探討研究了對(duì)轉(zhuǎn)向器真空壓鑄模流的分析相關(guān)內(nèi)容。

　　1 問題描述

　　真空壓鑄可以有效的改善鑄件內(nèi)部的氣孔缺陷，并且使鑄件組織更加致密，增加強(qiáng)度;但由于設(shè)備抽真空能力等其他方面原因，導(dǎo)致型腔內(nèi)還存在少量氣體。轉(zhuǎn)向器的上殼體位于最后填充部位，發(fā)現(xiàn)在該部位沒有設(shè)置有效的排氣通道，剩余氣體有可能被金屬液卷到該位置，導(dǎo)致該處出現(xiàn)氣孔缺陷。

　　本次用Flow3D軟件對(duì)增加排氣道后的真空壓鑄轉(zhuǎn)向器殼體進(jìn)行流態(tài)分析，并且和之前沒加該排氣道時(shí)的流態(tài)情況進(jìn)行對(duì)比，用數(shù)值模擬的方式分析增加該排氣道后，對(duì)轉(zhuǎn)向器上殼體產(chǎn)生氣孔的部位是否有抑制作用。

　　2 實(shí)體的建立

　　2.1 轉(zhuǎn)向器實(shí)體建模

　　模流分析采用Pro/E建模，用Flow3D做前處理和求解，分析采用有限差分網(wǎng)格，網(wǎng)格數(shù)量控制在600W左右，求解包括流場(chǎng)、溫度場(chǎng)、缺陷場(chǎng)、速度場(chǎng)。轉(zhuǎn)向器的實(shí)體模型如圖1所示：

圖1 轉(zhuǎn)向器實(shí)體模型

　　2.2 材料數(shù)據(jù)

　　表1為轉(zhuǎn)向器真空壓鑄模流分析所需部分?jǐn)?shù)據(jù)

表1 轉(zhuǎn)向器部件材料數(shù)據(jù)

　　2.3 參數(shù)

　　由于材料是鋁合金結(jié)構(gòu)件，內(nèi)澆口速度范圍應(yīng)該在20-60 m/s。澆注溫度680-720,模具溫度160-200。本次模擬選用如下參數(shù)，沖頭壓射速度計(jì)算公式如下：

　　V1 S1 = V2 S2

　　V1-內(nèi)澆口速度

　　V2-沖頭速度

　　S1-內(nèi)澆口橫截面積

　　S2-沖頭橫截面積

　　此次真空壓鑄轉(zhuǎn)向器殼體的模擬計(jì)算選用一組參數(shù)預(yù)模擬，表2為轉(zhuǎn)向器真空壓鑄的工藝參數(shù)。

表2 轉(zhuǎn)向器真空壓鑄工藝參數(shù)

　　3 模流分析

　　轉(zhuǎn)向器的表面溫度場(chǎng)和腔體的流態(tài)如下圖所示，由流動(dòng)情況看出，新增加的排氣道并沒有影響金屬液的填充順序，金屬液還是依次填充零件的各個(gè)部位;溫度場(chǎng)云圖上，除了部分遠(yuǎn)澆口區(qū)域溫度較低，其他區(qū)域的溫度分布是比較均勻的。

圖2 不同填充時(shí)間時(shí)轉(zhuǎn)向器型腔中鋁合金液的流動(dòng)狀態(tài)

　　增加的排氣道給轉(zhuǎn)向器腔體的填充末端提供了殘余氣體排出的通道，有效的降低了氣孔出現(xiàn)的幾率。下圖為增加排氣道前后，氣孔缺陷在轉(zhuǎn)向器殼體上出現(xiàn)的幾率云圖：

(a) 原狀態(tài) (b) 新增加排氣道

　　紅色部位為氣孔出現(xiàn)幾率大的地方;對(duì)比a、b兩圖，增加排氣道后，氣孔出現(xiàn)幾率大的部位明顯減少，并且重要部位的氣孔情況已經(jīng)得到很好的控制。

　　4 結(jié)論

　　上殼體處新增加的排氣道可以明顯降低氣孔缺陷的產(chǎn)生，并且新增加的排氣道沒有改變金屬液的填充順序。