预置温度场金属型模具设计原理及其应用.pdf

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1、Sep．2016VO

2、．65NO．9垂：帅嚣·899·预置温度场金属型模具设计原理及其应用武汉琦1，朱霖1，于宁1，董秀奇2(1．中信戴卡股份有限公司，河北秦皇岛066011；2：沈阳理工大学，辽宁沈阳110159)摘要：基于传热学原理，找出了金属型模具的合理壁厚与铸件壁厚之间的关系，及在铸件顺序凝固方向预置温度场的方法。并将其应用于改善低压铸造铝合金车轮的质量。结果表明，在材料利用率提升8．9％的同时，轮辋的力学性能可达到屈服强度214MPa、抗拉强度276MPa、伸长率5．3％，SDAS为22．6～30．3斗m。关键词：金属型模具；预置温度场

3、；低压铸造；铝合金车轮中图分类号：TGl46．2文献标识码：A文章编号：1001—4977(2016)09—0899—04TheDesignPrincipleofPresetTemperatureFieldinMetalMoldandApplicationWUHan—qil，ZHULinl，YUNin91，DONGXiu—qi2(1．citicDicastalCo．，Ltd．，Qinhuangdao066011，Hebei，China；2．ShenyangLigongUniversity，Shenyang110159，Liaoning，China

4、)Abstract：Arelationshipbetweenproperthicknessofmetalmoldandcastingthicknesshasbeenfoundoutbasedontheprincipleofheattransfer,andamethodusedtopresettemperaturefieldatdirectionalsolidificationdirectionalsohasbeenreported．Theyhadbeenusedtoimprovealuminumwheelqualitywith10Wpressur

5、ediecasting．Theresultshowsthatwith8．9％increaseofmaterialutilization,mechanicalpropertiesofthetim,yieldstrength,tensilestrengthandelongationcanreach214MPa,276MPa,5．3％．respectively,andSDASvariesfrom22．6p,mto30．3p,m．Keywords：metalmold；presettemperaturefield；lowpressurecast；alumi

6、numwheel设计金属型模具时，当需要铸件同时凝固时，希望金属型的导热系数为无穷大或者为无穷小【”。在铸件生产中，实现顺序凝固就太难了，铸型局部的导热过快或者过慢都不行。因此在工艺设计中，希望铸型材料在铸件补缩方向上的热阻大，以形成较大的温度梯度来增强补缩效果，而在与铸件补缩方向相垂直的方向上希望导热系数越大越好，以减少铸件在该方向上的温度梯度，为顺序凝固奠定良好的基础。在材料的比热容上希望在补缩的方向上热容越来越大，以达到铸件在凝固方向上的温度梯度越来越大，而在和铸件凝固方向相垂直的方向希望热容保持不变以免干扰有利于顺序凝固的温度场，为此必须

7、通过对金属材料的加工组合来达到上述目的。传统的金属型模具设计完成并确定好铸造工艺后，在铸件上的温度分布也就为之确定下来且是难以改变的，如出现废品，通过改进工艺的方法难以解决，必须修改或者重新设计模具。其根源在于设计模具及制定工艺时，不能预知铸件生产时模具内的温度梯度的大小、位置及分布。当模具材料的导热系数及热容通过工艺可以按设计需要变化时，传统的金属型模具设计方法将成为历史，将出现一种金属型模具在设计完、工艺确定时，就预先确定好生产铸件时其内的温度梯度大小、位置及其分布。1模具壁厚与热影响区关系原理1．1金属型模具热影响区的范围通过调整金属型模具

8、的壁厚来改变金属型模具的各水平截面上的热容量是可行的，但首先必须知道液态金属对金属型壁的热影响范围才能正确进行，故应当对这一问题进行研究。铸型的壁厚大到一定程度，对铸件的凝固无影响，或者说液态金属从开始充填铸型到全部凝固所散失的热量是有限的，那么可能涉及到温度有变化的铸型壁厚也是一定的。我们可以将这一固定的壁厚称之为经济壁厚，超过这一厚度的铸型壁厚对散热来说是多余的。由于铸件形状是千变万化，合金的种类多种多样，因而确定经济壁厚是困难的，而且生产的节拍不同，这一经济壁厚也会有很大区别。收稿日期：2016--01-21收到初稿，2016-06-27收

9、到修订稿。作者简介：武汉琦(1971-)，男，高级工程师，主要从事铝合金车轮低压生产铸造技术研究：E-mail：wuhanqi@dica