低压铸造铝合金铸件性能优异。目前，国内外轿车铝轮毂绝大多数采用低压铸造工艺生产。采用低压铸造不但可以生产一些高品质的复杂精密薄壁铸件，又无需设计冒口和进行后续的机加工，已成为一种先进的近净成形铸造技术。

针对铝合金箱体接头，设计了该零件的低压铸造工艺和模具，并采用ProCAST软件模拟了低压铸造凝固过程，从模具分型面、型腔尺寸和模具壁厚、排气系统及抽芯方式等方面进行了模拟分析，分析了铸造缺陷的成因及防止措施，验证了低压铸造工艺及模具结构设计的合理性。

图文结果

铝合金箱体接头零件见图1。其材质为AC3A铝合金，质量为1kg，其化学成分（质量分数）为：12%的Si、1.0%的Cu、1.0%的Mg、0.2%的Ti、1.3%的Ni、0.2% 的Zn，余量为Al。零件外形轮廓尺寸为295mm×78mm×128mm，最小壁厚为2mm。两个凸台厚度最高，且面与面之间的连接拐角也相对较为厚大。零件内部空间较大，需要采用大芯子，且两个芯子必须相互对接。铸件的气密性要求是在0.3MPa的压力下保持15s无泄漏。铸件采用T4热处理工艺。拟采用低压铸造工艺生产。

图1 铝合金箱体接头零件

图2 浇注系统示意图

图3 分型面选取图

图4 模具结构图
1.下模板半型2.上模板左半型3.动模板4.上模板右半型5.浇口套6.浇口螺钉7.导柱8.导套9.吊环10.内模具11.上模

图5 型芯上的排气槽

图6 金属型芯结构

利用ProCAST软件进行数值模拟,取浇注温度为670℃、上模预热温度为300℃、下模预热温度为350℃,充型压力为5kPa。由于上模和下模、上模和金属芯、下模和金属芯都属于金属-金属界面,传热系数取为5000 W/(m2·K),模具与空气界面传热系数为10W/(m2·K)。模具表面设置为空冷,在内浇口处设置热源。

图7 不同时刻的充型过程

图8 凝固时间分布

图9 缺陷分布和大小

采用计算机辅助设计方法开发了铝合金箱体接头的低压铸造工艺和模具结构。浇注系统采用单升液管中心开放式结构。将模具结构设计成上模、下模和金属型芯镶块3部分。下模固定,上模上下开型,主要型芯镶块左右开型,与两个金属型芯组成模具。同时设计了模具的抽芯机构和排气系统。采用ProCAST软件模拟了铸件的低压铸造过程,结果表明,金属液充型平稳,可实现顺序凝固,并具有良好的补缩效果。验证了低压铸造工艺方案和模具结构的合理性。

本文作者：

刘玲玲1 任爱梅1 樊艳会2 仪志恒2

1.河南机电高等专科学校机械工程系；

2.河南新飞电器有限公司技术研发部

本文转载自：《特种铸造及有色合金》杂志社