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铝合金变速器壳体消失模铸造浇注系统优化设计

铝合金变速器壳体15641015-3C结构按照压铸工艺设计,为了缩短试制周期、降低研发费用,临时改用消失模铸造工艺铸造。该铝合金铸件为离合器与变速器壳体相连接的结构,相对于独立的变速器壳体和离合器壳体而言,结构比较复杂,工艺难度较大,因此浇注系统的结构和形式对获得健全的铸件至关重要。

1. 产品简介与结构分析

铸件材料:ZL101A。

试验墩柱的位移延性能力如表2[5]所示:(1) 4个钢筋混凝土矩形空心墩抗震性能良好;(2) 配箍率不变的情况下,空心墩柱的极限承载力和延性能力随剪跨比的减小而有所提高;(3) 剪跨比相同,配箍率的提高使空心墩的极限承载力与墩柱位移延性能力都有提高。

铸件检测要求:100%X射线探伤检测。

交通优势度的概念最早由金凤君提出,他认为区域交通优势度的评价指标与集成需要从“量”“质”“势”3个方面综合考虑。本文在总结、借鉴交通优势度相关研究的基础上,延续“量”“质”“势”的概念,建立机场优势度评价指标体系(见图1),具体维度内涵与计算方法如下:

力学性能要求:抗拉强度Rm≥250MPa,伸长率A≥3﹪。

铸件外形尺寸:φ452mm×408mm×378mm,未注壁厚7mm,最小壁厚4mm。铸件重量:18kg。

(1)本文通过层次分析法确定了同德县地质灾害主要影响因子,建立信息量模型,利用贡献率法赋予因子权重,在GIS平台上通过叠加计算最终得到同德县地质灾害易发性区划结果。分区结果与现状地质灾害发育情况和分布特征较吻合,因此证明基于GIS 和信息量模型的地质灾害易发性评价方法是切实可行的。

产品结构如图1所示,以虚线为界,左侧为变速器壳体,右侧为离合器壳体。图2为内腔结构,图3为外腔结构,可见产品内外腔多处有不同形状、不同角度的加强筋。加强筋厚度为6mm,较高的筋35.7mm,其与型壁夹角<90°,增加了消失模铸造工艺难度。

2. 原浇注系统方案

通过对产品的结构及工艺性分析,前期制定并尝试了多种浇注工艺方案,但主要实施的是底注和阶梯注两种方案。

(1)底注 如图4所示,离合器止口朝下,在其外沿设置两处浇口。为了保证模样簇的整体强度,顶部与直浇道以拉筋相连,此拉筋在浇注前将被去掉。直浇道、横浇道和内浇道横截面积比为F:F:F=2:1.3:1。此方案存在的主要问题是产生缩松缺陷,部分铸件远离浇口处产生浇不足缺陷,致使铸件探伤合格率低于30%。

图1 产品整体结构

图2 产品内腔结构

图3 产品外腔结构

图4 底注方案

图5 阶梯注

(2)阶梯注 如图5所示,采用阶梯注的方式。离合器止口朝下,同时在离合器止口外沿和变速器壳体侧面大窗口分别设置浇道。此方案存在的主要问题是产生气孔缺陷,且缺陷位置规律性差,铸件质量难以控制,铸件探伤合格率低于30%。

3. 缺陷原因分析

(1)缩松成因 如果内浇道开设位置不合理,充型时远端形成死角区,圆柱和棋子处易产生缩松缺陷。

(2)气孔成因 ①干燥程度:若模样、涂层、补涂腻子未干透,充型时水分气化、分解形成气孔。②透气性:若涂料的透气性不足,充填砂的透气性差,型腔内的气体及残留物不能及时排出,在充型压力下形成气孔。③内浇道截面积过大,使充型速度大于泡沫气化退让速度,“吞食”泡沫,在合金内部分解气化,而气体无法排出。

同治六年(1867)十一月十五日,清朝首先考虑塔尔巴哈台十苏木的安置事宜,设置布伦托海办事大臣,首先将察哈尔一苏木和哈萨扈特一苏木蒙古难民安置。

(3)浇注温度低,充型前沿金属液流动性差,加之该产品结构复杂、壁厚较薄,金属熔体与模样置换阻力较大。

模样、涂层、补涂的烘干均能按照工艺要求进行,即干燥程度满足工艺要求。消失模铝合金铸造采用进口的亚士兰涂料,透气性能满足铝合金铸件要求。浇注温度760℃±5℃,能保证金属液的流动性和顺畅充型。造型砂的清洁度和透气性能达到要求。消失模富康线连续生产,受气温和产品大小的影响,干砂温度也会有所浮动,当实际砂温达到60℃以上时再切换成15641015-3C变速器壳体的造型。因此,重点从浇注系统着手改进优化。

4. 优化浇注系统

将离合器止口向上浇注。在中心轴孔设置三个内浇口利于铝液顺利平稳快速充型,直浇道64mm×64mm×350mm,如图6所示。

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内浇道分布夹角呈120°,宽32m m,厚15m m,为了对补缩起到较好的作用,其中两个内浇道通向离合器底部两个支柱。内浇道与直浇道之间以φ50mm×50mm的圆柱相连,留出更大的空间使干砂通过,确保隔板下部填砂,如图7所示。

(3)离合器止口采用两根木条作为防变形筋,辅助泡沫条加固直浇道,如图8所示。此浇注系统隔板背面填砂不易振实,易发生渗铝,因此浸涂烘干后将此面加强筋和四排孔等的间隙用腻子进行预填,烘干48h。

5. 结语

图6 中心孔注(模样)

图7 内浇道局部

图8 中心孔注

优化的浇注系统通过生产验证,铸件内部缩松、气孔等缺陷明显减少,几乎无浇不足缺陷。经外观检验、X射线探伤检测,铸件合格率达85%以上,可满足使用要求。

因此,浇口设置在铸件中间孔的位置,可大幅降低缩松、气孔、浇不足等缺陷产生的概率;结构类似于15641015-3C变速器壳体的铸件,适合采用中心孔注的方式进行浇注。

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