随着我国轻量化概念的提出,液态模锻作为一种先进的铸造工艺在生产中开始得到应用。该工艺是通过压力将液态或半固态金属以相对较慢的速度充填整个模具型腔,然后使金属液在凝固过程中在充足的压力进行补缩并发生少量的塑性变形,有效减少或避免缩松、缩孔等内部缺陷,最终得到晶粒细化、组织均匀,形状复杂、性能优良的铸件。但目前国内液态模锻工艺应用规模小,生产经验不够丰富,模具设计与铸造参数的确定主要依靠小批量生产(试模)来不断调整,这样不仅会延长调试周期,降低生产效率,而且造成资源浪费,增加成本,最终导致产品性能差、合格率低。本文运用Anycasting铸造模拟软件对液态模锻的充型及凝固过程进行模拟,通过分析模拟结果为产品试模提供科学的理论指导,进而改善模具结构和优化工艺参数,达到缩短试模周期、降低制造成本,提高产品合格率的目的。主要包括以下研究内容:(1)根据原始方案对零件的充型与凝固过程进行数值模拟,发现原始方案下铸件存在多处缺陷:薄厚结合位容易产生缩松、缩孔;在充型过程中多个位置出现空气过大,易产生欠铸缺陷;轮圈外侧易发生卷气,导致氧化夹杂;由于料柄体积大,冷却速度慢,影响了生产效率。(2)以缺陷预测结果为根据,对模具结构进行了修改,主要是通过增加分浇道来增加补缩通道,通过增加局部冷却(点冷)装置和更换抽芯材料改善模芯的温度场分布,使铸件实现顺序冷却,减小缩松缩孔的产生几率;通过增设排气槽,增大渣包体积来改善充型过程中的空气压力大、卷气现象;重点改善料柄及浇注系统的冷却水道,降低凝固所需时间,提高实际生产效率。(3)以缺陷面积得分作为评分标准,浇注温度、充型速度、模具温度和保压压力为影响铸件质量的因素的进行正交模拟试验,分析极差得出对铸件质量的影响程度由大到小依次为:浇注温度、模具温度、保压压力、充型速度。并通过数据统计,得出最佳液态模锻工艺参数:浇注温度为670℃,充型速度为0.1m/s,模具温度为180℃,保压压力为 75MPa。(4)再次进行模拟,发现铸件内部的缩孔缩松缺陷、卷气、空气压力大及料柄冷却效率低的现象得到了的改善。对优化模具结构和工艺参数后的铸件进行实际生产,并对铸件进行X光无损检测,结果表明,新方案中铸件内部的缩孔缺陷有了很大的改善,提高了铸件的质量。产品合格率由原先的37%提高至82%。通过对比发现:模拟结果与真实铸件的产生缩孔的位置一致,验证了模拟结果的准确性。(5)通过对比金属型铸造件和液态模锻铸件的性能发现:液态模锻工艺生产的AlSi9Mg铝合金轮毂的性能要远远超过金属型铸造铸件。确定了该工艺下AlSi9Mg铝合金轮毂的热处理工艺:535℃× 5h+160℃×4h,其平均性能可达到:抗拉强度298MPa,屈服强度231MPa,延伸率3.32%,布氏硬度117.5。