Design und numerische Simulation des Druckgussprozesses auf Aluminiumlegierungsbasis basierend auf Flow-3D

Die Basis aus Aluminiumlegierung ist das Verbindungsstück am Filter, und der Guss erfordert eine leichte und komplexe Struktur, sodass er für die Herstellung im Druckgussverfahren geeignet ist. Aufgrund des Vorhandenseins von Porenfehlern im Gussstück kann die Luftdichtheit des Gussstücks nicht den Produktionsanforderungen genügen. Daher sind die konstruktiven Anforderungen an den Druckgussprozess relativ hoch. Die Flow-3D-Software kann den Ort und die Menge der eingeschlossenen Luft vorhersagen, die im Gussstück auftreten kann. Entsprechend den strukturellen Eigenschaften des Grundgussteils aus Aluminiumlegierung wird das Druckguss-Angusssystem entworfen. Die numerische Analyse des Füllvorgangs des Gießprozessschemas wurde mithilfe der Flow-3D-Software durchgeführt. Anhand der erhaltenen Temperaturfeldverteilung werden die Verteilung und das Volumen der mitgerissenen Luft während des Guss-Füll-Prozesses vorhergesagt. Den Simulationsergebnissen zufolge wurden 8 Überlaufbecken an Stellen mit starkem Gaseintrag errichtet. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass der Oberflächentemperaturunterschied des Gussteils verringert wird, das mitgerissene Gas grundsätzlich in der Überlaufnut verteilt wird und der Füllprozess stabiler ist. Die tatsächlich hergestellten Gussteile weisen glatte Oberflächen, weniger innere Defekte und eine verbesserte Luftdichtheit auf.

Grafische Ergebnisse

Die Abmessungen der Basis aus Aluminiumlegierung betragen 95 mm × 82 mm × 80 mm. Die Basis ist 72 mm lang und 12 mm hoch, und in der Mitte befinden sich zwei Zylinder mit einem Außendurchmesser von φ23,2 mm und einem Innendurchmesser von φ14 mm. Der maximale Außendurchmesser des konischen Rückflansches beträgt φ72 mm und der Innendurchmesser beträgt φ60 mm. Das dreidimensionale Modell des Gussstücks ist in Abbildung 1 dargestellt. Die durchschnittliche Wandstärke der Gussstücke beträgt 7 mm und das Gewicht jedes Gussstücks beträgt etwa 553 g. Die Gussteile müssen eine gute Luftdichtheit und glatte Oberflächen aufweisen. Das ausgewählte Druckgussmaschinenmodell ist DM300. Das Grundmaterial des Aluminiumlegierungsfilters ist ADC12 und seine chemische Zusammensetzung ist in Tabelle 1 aufgeführt.

Abb.1 3D-Modell des Gusses

Tabelle 1 Chemische Zusammensetzung der ADC12-Legierung (%)

Abbildung 2 Trennfläche des Gussstücks

Abbildung 3 Gießen mit Anschnittsystem

Der Formfüllprozess wird gemäß dem entworfenen Angusssystem simuliert und der VOF-Algorithmus in der Flow-3D-Software wird verwendet, d. h. die Methode zur Verfolgung der freien Flüssigkeitsoberfläche. Wenn sich die Flüssigkeitselemente während der Berechnung teilen oder sammeln, erscheint die Flüssigkeitsoberfläche automatisch, verschmilzt oder verschwindet, und der Hochgeschwindigkeitsströmungszustand der Flüssigkeit kann genau beobachtet werden. Speichern Sie zunächst das Gussmodell mit dem Angusssystem im STL-Format in der Pro/E-Software und importieren Sie es in die Flow-3D-Simulationssoftware. Stellen Sie die Druckgussparameter ein: Die Gießtemperatur beträgt 680 °C, die Formtemperatur beträgt 230 °C, das Formmaterial ist H13 und die Anschnittgeschwindigkeit beträgt 30 m/s; Wählen Sie in den physikalischen Modelloptionen der Flow-3D-Software Mitnahme, Verfolgung von Oberflächendefekten, Schwerkraft und Wärmeübertragung, Viskositätsmodell usw. aus.

Abbildung 4 Gussfüllprozess mit Anschnittsystem

Abb. 5 Luftporenverteilung von Gussstücken mit Angusssystem

Abb.6 3D-Ansicht des Gussteils mit Anschnittsystem und Überlaufnut

Abb. 7 Füllvorgang des Gussstücks mit Angusssystem und Überlaufnut

Abb. 8 Luftporenverteilung des Gussstücks mit Angusssystem und Überlaufnut

Abbildung 9 Tatsächliche Produktion von Gussteilen

Ein angemessenes Angusssystem wurde entsprechend den strukturellen Eigenschaften des Gussstücks entworfen, der Füllprozess wurde mit der Flow-3D-Software simuliert und eine angemessene Überlaufnut wurde durch Analyse der Simulationsergebnisse entworfen. Die Simulationsergebnisse zeigen erneut, dass die Einstellung der Überlaufnut offensichtlich die Defekte wie Poren des Gussstücks reduziert. Die tatsächlich hergestellten Gussteile erfüllen den Leckerkennungsstandard, was die Qualität der Gussteile verbessert und die Produktionskosten senkt.