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真空密封造型法(the Vacuum Molding Process,简称V法)能成型尺寸精度高、表面质量优良的铸件,且综合成本低,在国内外正逐步得到越来越广泛的关注。目前,国外轻合金(以铝合金为主)V法铸造技术已相对成熟,其产品多应用于医疗、电子、通讯等行业,而国内V法工艺主要应用于表面质量与尺寸精度要求不高的叉车平衡重、车桥等灰铁件、铸钢件、球铁件等领域,铝合金V法铸造技术还没有得到推广。因此,针对铝合金V法铸造中关键工艺参数与工艺装备进行深入研究具有十分重要的意义。本文首先研究了FDM打印V法造型用模具的可能性,结果表明:FDM(熔融沉积成型)打印PLA(Polylactic Acid:聚乳酸)材质模具邵氏硬度为80-84HD,高于木模硬度;压缩屈服强度σs≥33.8702MPa、弹性模量E≥1.3834GMPa;体积收缩率为0.52-1.24%,低于木材(松木)失水1%时收缩量,与铝合金模具自由收缩量相接近;模具表面粗糙度为1.5-4.0μm,低于数控加工得到的环氧树脂模具和未刮腻子的木模。同时,本文还研究了填充率、模具顶部/底部厚度对FDM打印V法造型用模具性能(力学性能、尺寸精度、表面粗糙度等)的影响,研究发现:模具的抗压屈服强度和弹性模量随填充率、顶部/底部厚度的增加而提高,且填充率的促进作用强于顶部/底部厚度;模具表面粗糙度随填充率的增加而降低;在体积收缩率方面,填充率的提高或顶部/底部厚度的减小均能促使模具体积收缩率降低。FDM打印PLA材质模具满足V法造型使用要求。其次,研究了V法铸型中真空度的分布以及铝合金浇注、凝固过程中铸型内、铸件-铸型界面处与铸件内部温度场的分布,研究结果表明:对于同一种型砂,当传感器距V法铸型背面深度相同时,靠近砂箱边沿处的真空度比铸型X-Y平面几何中心处真空度略高0.001-0.002MPa。当传感器伸入铸型的深度发生改变时,真空度的变化趋势因型砂的不同而出现差异,在擦洗砂与100目宝珠砂V法铸型中,真空度随传感器插入铸型深度的增加先降低后升高,但未升高到降低前的值;在铬矿砂与140目宝珠砂铸型中,真空度随传感器插入铸型深度的增加而逐渐降低,在距铸型背面150mm深处达到最低值;在200目宝珠砂铸型中真空度比较稳定,几乎未随传感器伸入铸型深度的变化而发生改变。铬矿砂V法铸型中真空度的分布比擦洗砂更均匀,在100目、140目、200目3种宝珠砂中,200目宝珠砂V法铸型中真空度分布最均匀,140目宝珠砂V法铸型中真空度分布起伏波动最大。模具的加入将使V法铸型整体的真空度增大0.0001—0.0015MPa(相对于无模铸型),但不会影响V法铸型内真空度的分布特点。在温度场分布方面,铝合金铸件各阶梯在铬矿砂V法铸型中凝固时间最短,二次枝晶臂间距最小,冷却速率最高;铸件在宝珠砂V法铸型中凝固时间略低于擦洗砂,二次枝晶臂间距近似相等,即铝合金铸件在宝珠砂V法铸型中冷却速率略高于擦洗砂。