对电机壳铸件挤压铸造工艺分析
2020-07-13
对电机壳铸件挤压铸造工艺分析
由于节能减排的需求，电机壳铸件作为新能源汽车电机驱动系统的重要零部件，其材料由铝合金替代铸铁，不仅降低汽车自身重量，还了电机的散热效果。但是，常规铸造工艺下，铝合金电机壳铸件内部易产生缩松缩孔，制件气密性低，使用挤压铸造工艺代替常规铸造工艺，提升电机壳铸件成形质量、气密性、产品合格率。
选用ADC12铝合金，结合数值模拟和试验分析，应用挤压铸造工艺制备电机壳铸件。通过数值仿真、X-ray探伤、密度分析、力学性能分析、气密性分析等方法等不同工艺参数对电机壳铸件成形质量和气密性的影响，并通过优化的工艺参数获得性能优良的电机壳铸件。主要工作如下：
3)以比压、浇注温度和模具温度为变量设计了三因素三水平的正交试验，进行电机壳铸件间接挤压铸造试验。通过对铸件内外部质量检测、密度测定、显微组织观察、力学性能和气密性分析，结果表明：合适的浇注温度和模具温度有利于电机壳体充型质量，压力传递顺畅，补缩效果提高，缩松缩孔减少，晶粒组织圆整，力学性能优良;当比压增加至11OMPa，电机壳铸件缩松缩孔明显降低，致密度和力学性能显著提高。
综合分析，终确定了铝合金电机壳铸件工艺参数：比压11OMPa、浇注温度680℃、模具温度280℃、保压时间30s、冲头速度0.1 m/s。在此工艺参数下生产，利用自行设计的气密性工装检测电机壳体气密性，气密性合格率达到86%。
电机壳铸件以铝合金代替铸铁，符合轻量化要求，并且采用挤压铸造工艺生产，加满足零件成形质量、气密性、合格率要求。
由于节能减排的需求，电机壳铸件作为新能源汽车电机驱动系统的重要零部件，其材料由铝合金替代铸铁，不仅降低汽车自身重量，还了电机的散热效果。但是，常规铸造工艺下，铝合金电机壳铸件内部易产生缩松缩孔，制件气密性低，使用挤压铸造工艺代替常规铸造工艺，提升电机壳铸件成形质量、气密性、产品合格率。
选用ADC12铝合金，结合数值模拟和试验分析，应用挤压铸造工艺制备电机壳铸件。通过数值仿真、X-ray探伤、密度分析、力学性能分析、气密性分析等方法等不同工艺参数对电机壳铸件成形质量和气密性的影响，并通过优化的工艺参数获得性能优良的电机壳铸件。主要工作如下：
1)结合电机壳铸件的结构和性能要求，对电机壳铸件挤压铸造工艺分析及设备参数核算，设计了电机壳铸件模型，选用了合适的机型，初步确定了间接挤压铸造试验的工艺参数。根据电机壳铸件模型，对铸件结构分析，设计了模内自动切离浇注系统的电机壳体间接挤压铸造模具。
2)利用ProCAST对电机壳铸件挤压铸造过程中充型和凝固仿真，验证电机壳铸件工艺设计合理性，结果表明：充型时没有紊流、卷气现象，制件定向凝固，利于压力传递。结合单一变量法，了浇注温度和模具温度对电机壳铸件缩松缩孔的影响规律。
模拟结果表明：过低或者过高的浇注温度都不利于铸件缩松缩孔的，模拟发现浇注温度在680-700℃之间较为合理;随着模具温度的提高，铸件的缩松缩孔渐渐减少，当模具温度达到280℃时，电机壳体的缩松缩孔少。铸件关键区域依然存在的缩松，在模具设计中可以设计局部补压装置来消除。3)以比压、浇注温度和模具温度为变量设计了三因素三水平的正交试验，进行电机壳铸件间接挤压铸造试验。通过对铸件内外部质量检测、密度测定、显微组织观察、力学性能和气密性分析，结果表明：合适的浇注温度和模具温度有利于电机壳体充型质量，压力传递顺畅，补缩效果提高，缩松缩孔减少，晶粒组织圆整，力学性能优良;当比压增加至11OMPa，电机壳铸件缩松缩孔明显降低，致密度和力学性能显著提高。
综合分析，终确定了铝合金电机壳铸件工艺参数：比压11OMPa、浇注温度680℃、模具温度280℃、保压时间30s、冲头速度0.1 m/s。在此工艺参数下生产，利用自行设计的气密性工装检测电机壳体气密性，气密性合格率达到86%。
电机壳铸件以铝合金代替铸铁，符合轻量化要求，并且采用挤压铸造工艺生产，加满足零件成形质量、气密性、合格率要求。
