原標題：閥體鑄件壓鑄工藝設計及優化

采用壓鑄工藝生產出的鑄件尺寸精度高、組織細密、加工余量小、生產效率高,在汽車、家電、機械裝備等領域應用廣泛。本課題研究的閥體是汽車油缸零部件安裝的重要載體，其形狀比較復雜，對氣密性、精度、力學性能要求較高，且需要批量生產，因此采用壓鑄工藝生產。通過對閥體結構、技術要求進行分析，設計了兩種壓鑄工藝，并使用ProCAST軟件進行數值模擬，分析模擬結果，并進行工藝優化，最終消除了鑄件產生的縮孔缺陷，得到了滿足閥體技術要求的壓鑄工藝，為該類零件的生產提供參考。

圖文結果

鑄件為某公司生產的汽車油缸零部件的閥體，其三維結構示意圖見圖1，其中深灰色區域為加工面，加工余量為0.3mm，輪廓尺寸為115.5mm×74.5mm×71.9mm,最大壁厚為24.6mm，最小壁厚為2mm，主要壁厚為7mm，質量為0.36kg，材質為ADC12，其力學性能見表1。鑄件要求去毛刺，起模斜度為1.5°～3°，收縮率為0.5%，無縮孔、縮松、裂紋和冷隔等鑄造缺陷，表面進行噴丸處理。

圖1 鑄件三維結構示意圖

表1 ADC12合金的力學性能

圖2 分型面方案示意圖

圖3 澆注系統的三維示意圖

圖4 溢流槽三維結構示意圖

圖5 澆注系統1的充型過程示意圖

圖6 澆注系統2充型過程示意圖

圖7 鑄件凝固后的溫度場

澆注系統1縮孔缺陷預測結果見圖8。由圖8可知，鑄件在壁厚區域的地方產生了縮孔缺陷，鑄件產生的縮孔體積為0.46cm3(去除溢流槽)，切面處縮孔率為80%～90%，可以看出，澆注系統2也在鑄件厚壁區域產生縮孔缺陷，其產生的縮孔體積為0.16 cm3，切面處的縮孔率為80%～85%，比澆注系統1產生縮孔缺陷少，其主要原因是金屬液在澆注系統1條件下開始充填厚壁區域的時間較早，在凝固時厚壁區域溫度高，凝固速率慢，更易產生孤立液相，產生縮孔缺陷，因此澆注系統2更優。

圖8 澆注系統1縮孔缺陷分布示意圖

圖9 采用澆注系統2生產的鑄件縮孔分布模擬結果

圖10 工藝優化后鑄件縮孔缺陷示意圖

圖11 鑄件實物圖

通過閥體結構分析，設計了兩種壓鑄工藝并進行數值模擬。結果顯示，鑄件在厚壁區域處產生縮孔缺陷，金屬液先填充厚壁區域的工藝產生的縮孔缺陷較多，產生縮孔缺陷的原因是鑄件厚壁區域凝固速率較慢，部分區域因得不到金屬液的補縮而被孤立。通過增加厚壁處冷卻系統對工藝進行優化，結果表明優化后鑄件無縮孔缺陷并得到了生產驗證，滿足技術要求。

作者

張芳
淄博職業學院機電工程學院

本文來自：《特種鑄造及有色合金》雜志，《壓鑄周刊》戰略合作伙伴