【摘 要】
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进气管是柴油发动机的重要零件,其主要作用是将空气均匀分配到各个气缸。为了满足汽车轻量化设计要求,越来越多的汽车生产商采用铝合金取代铸铁制造柴油机进气管。而金属型倾转铸造相比于常规重力铸造具有更合理的凝固顺序、充型平稳、排气顺畅以及质量稳定等优点,已被大多数厂家应用于生产进气管零件。但是在倾转铸造铝合金进气管时,大多借鉴传统经验进行多次试制,生产效率低,铸造缺陷难以预测和消除,产品质量难以控制,废品
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进气管是柴油发动机的重要零件,其主要作用是将空气均匀分配到各个气缸。为了满足汽车轻量化设计要求,越来越多的汽车生产商采用铝合金取代铸铁制造柴油机进气管。而金属型倾转铸造相比于常规重力铸造具有更合理的凝固顺序、充型平稳、排气顺畅以及质量稳定等优点,已被大多数厂家应用于生产进气管零件。但是在倾转铸造铝合金进气管时,大多借鉴传统经验进行多次试制,生产效率低,铸造缺陷难以预测和消除,产品质量难以控制,废品率高。而铸造CAE是一种预测铸造缺陷、分析和控制成型过程、优化成型工艺的重要方法。本文针对潍柴某款六缸发动机铝合金进气管出现的质量问题,使用Pro CAST对铝合金进气管倾铸成型过程进行数值模拟分析及工艺优化,具体完成的研究工作和取得的研究结果如下:（1）采用光谱仪对铝合金熔液进行炉前分析,测得ZL107合金化学成分,并分析了各化学元素对合金性能的影响;在JMat Pro平台上输入合金组分及质量分数,得到ZL107合金的热物性参数。分析ZL107合金相图并结合实际生产情况确定了ZL107铝合金浇注温度为720℃。（2）按原工艺对ZL107铝合金进气管倾转铸造过程进行数值模拟分析,发现铸件上多处厚大部位出现了缩松缩孔缺陷,与实际生产发现的缺陷一致,得出了产生缺陷的原因,证明了用Pro CAST软件模拟ZL107铝合金进气管倾转铸造成型过程的有效性。（3）设计了进气管倾铸成型正交数值模拟实验方案并完成了正交数值模拟,根据正交模拟实验结果,分析了各工艺参数对铸造缺陷的影响,发现不同的倾铸工艺参数对缩松缩孔体积的影响不尽相同,其中模具预热温度的影响>浇注温度>倾转速度>浇口杯预热温度的影响;获得一组最优倾铸工艺参数组合:铝合金浇注温度740℃、上模预热400℃、下模预热350℃、倾转速度9.0°/s及浇口杯预热300℃。（4）借鉴数值模拟结果,改进了ZL107铝合金进气管倾转铸造工艺:对厚壁部位进行激冷处理、修改浇冒口结构并进行保温处理。按改进的工艺及优化的工艺参数对铝合金进气管倾转铸造进行数值模拟,发现优化后铸件的凝固顺序合理,铸件上曾因局部热节造成的缩松缩孔消失,达到了工艺优化目的,并被实际生产所验证。提高了实际生产效率和铸件成品率。
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