鋁輪圈的鍛造與加工工藝(編輯修改稿)
2025-07-23 15:06 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。 收縮指標(biāo)取樣范圍 鋁合金輪圈鑄件在凝固時(shí)若無(wú)法得到冒口提供之鋁水補(bǔ)充，則Liquidentrapped現(xiàn)象將會(huì)出現(xiàn)于輪圈鑄件之中，因此對(duì)于縮孔指標(biāo)SI取樣時(shí)間的選擇，則依照輪圈鑄件提供的胎環(huán)冒口與中央冒口可正常供應(yīng)鋁水的時(shí)間，作為縮孔指標(biāo)取樣時(shí)間，以Critical solid fraction 70%作為判斷冒口停止供應(yīng)鋁水的依據(jù)。，胎環(huán)與輪圈肋交接上方位置（）已有鋁合金凝固超過(guò)70%，阻斷了胎環(huán)冒口的補(bǔ)充進(jìn)料，此時(shí)胎環(huán)冒口對(duì)于斷料部分以下的輪圈鑄件失去了效用，但中央冒口仍繼續(xù)提供鋁水的補(bǔ)充，亦出現(xiàn)鋁合金凝固達(dá)70%阻斷中央冒口鋁水進(jìn)料補(bǔ)充，此時(shí)間輪圈的兩個(gè)冒口皆失去作用，但位于胎環(huán)與輪圈肋交接位置仍有尚未凝固的鋁合金金屬，于是選取此狀態(tài)為縮孔指標(biāo)的取樣時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。 為得到正確縮孔指標(biāo)取樣時(shí)間，將選取的取樣范圍進(jìn)行多段的切面討論，進(jìn)行每一個(gè)切面的觀察，并以程序判斷切面的凝固時(shí)間，選取一正確阻斷中央冒口進(jìn)料的縮孔指標(biāo)取樣時(shí)間，圖中右側(cè)部分即為選定的縮孔指標(biāo)取樣時(shí)間下，切面的鋁合金凝固狀態(tài)，圖中切面的鋁合金皆凝固70%以上。 選定取樣范圍與取樣時(shí)間，理想上應(yīng)計(jì)算出在此取樣時(shí)間下之取樣范本下，凝固比率低于70%的體積大小，作為縮孔指標(biāo)SI的值，但實(shí)務(wù)上ProCAST并不提供體積計(jì)算所需信息。本研究輪圈有限元素模型中每個(gè)元素體積大小大致相同，因此以程序計(jì)算在此取樣時(shí)間下之取樣范本，共有幾個(gè)凝固比率低于70%的節(jié)點(diǎn)數(shù)，以此數(shù)值表示Liquidentrapped現(xiàn)象在三維空間中的程度大小，即為縮孔指標(biāo)SI的值。 輪圈冒口失效狀態(tài) 收縮指標(biāo)取樣時(shí)間 4. 穩(wěn)態(tài)溫度狀態(tài)下之輪圈鑄造模擬分析 初始分析過(guò)程中將模具溫度設(shè)定為同樣之溫度，也就是整個(gè)模具的溫度為單一的溫度，而實(shí)際鑄造程序模具的溫度乃是模穴內(nèi)溫度最高，依序遞減至模具外部，且元富鋁業(yè)工程師正式生產(chǎn)鋁合金輪圈前，都會(huì)先進(jìn)行試模再次預(yù)熱模具，視鑄件產(chǎn)出狀況判斷模具是否以達(dá)穩(wěn)態(tài)溫度，加上冷卻條件對(duì)于實(shí)際狀況而言具有累加性，因此整個(gè)仿真程序?qū)⒛们耙淮舞T造輪圈的模具溫度，當(dāng)作下一次鑄造輪圈的模具初始溫度。如此反復(fù)仿真至模具達(dá)一穩(wěn)態(tài)溫度后，仿真結(jié)果方能據(jù)以判斷鑄造質(zhì)量。 模擬重復(fù)鑄造過(guò)程以達(dá)到穩(wěn)態(tài)模具溫度狀態(tài) 前述分析模具邊界條件的設(shè)定為整個(gè)模具任何一處皆為360 等溫，作單一次之鑄造分析模擬。在此依然將此條件作為整體分析之初始條件，但模擬以同一模具重復(fù)進(jìn)行10次鑄造之過(guò)程，而將前一次的仿真完成后之模具溫度，作為下一次模之初始模具溫度，并考慮兩次模擬分析之間取出鑄件時(shí)，模具于大氣中靜置冷卻的條件，如此進(jìn)行鋁合金輪圈鑄造分析10次澆注開(kāi)模、合模的模擬。 ，圖中顯示邊模與下模模具于反復(fù)分析中的溫度變化，顏色區(qū)塊對(duì)應(yīng)分析溫度單位為，一開(kāi)始整個(gè)模具為360 ，澆注完畢后已可看出鑄件模具已非等溫，吹氣以及吹水冷卻直接影響模具的溫度，間接作用于鑄件上，最后取出對(duì)象，將分析完畢的模具溫度作為下次分析的模具初始溫。 反復(fù)分析鑄造模具溫度變化示意圖 經(jīng)過(guò)10次的反復(fù)分析，圖中表示出第一次至第九次模擬分析的輪圈縱向剖面，選取時(shí)間為L(zhǎng)iquidentrapped形成時(shí)間，圖中數(shù)字代表分析的次數(shù)，從圖中看出Liquidentrapped由胎環(huán)與輪圈肋交接的中段處開(kāi)始形成，并隨著鑄件模具溫度的收斂逐次向中央冒口移動(dòng)，而其所占區(qū)域的大小亦慢慢產(chǎn)生變化，于第三次分析后便大致看出Liquidentrapped產(chǎn)生的位置，而于第五次分析后，Liquidentrapped的位置以及大小慢慢收斂，圖中SI數(shù)值于第8次分析后逐漸收斂，顯示鑄件模具溫度于反復(fù)第8次分析后達(dá)成分析收斂狀態(tài)，且觀察模具收斂狀態(tài)下所得到的Liquidentrapped分析位置，更接近元富鋁業(yè)公司鋁合金輪圈實(shí)際產(chǎn)生的縮孔位置。 Liquidentrapped現(xiàn)象反復(fù)分析下之狀態(tài) 反復(fù)分析下SI指標(biāo)之變化 穩(wěn)態(tài)模具溫度下吹氣冷卻對(duì)縮孔指標(biāo)之影響 吹氣冷卻對(duì)于輪圈鑄造程序上確實(shí)具有其影響程度，其直接作用于邊模模具上，間接影響胎環(huán)與輪圈肋相接處，若吹氣冷卻之時(shí)間太長(zhǎng)，將提早胎環(huán)冒口失效時(shí)間，太短則無(wú)法于中央冒口失效前，盡量帶離胎環(huán)與輪圈肋交接處之熱量，使Liquidentrapped愈驅(qū)明顯。 ，表格中之時(shí)間為L(zhǎng)iquidentrapped的形成時(shí)間，表中灰色表格為原始的905吹氣冷卻時(shí)間，以每提早及延后40秒鐘吹氣時(shí)間為間隔，其中第一格部分為澆注完畢便馬上啟動(dòng)吹水冷卻條件，表中可看出不同吹氣冷卻條件下Liquidentrapped形成時(shí)間相同，表示吹氣冷卻僅影響胎環(huán)冒口失效時(shí)間。，從圖中看出隨著吹氣冷卻時(shí)間縮短，SI數(shù)值增加，降低邊模帶走胎環(huán)與輪圈肋交接處之熱量，因此在Liquidentrapped形成時(shí)間相同下，較長(zhǎng)的吹氣冷卻時(shí)間可使SI數(shù)值降低，但過(guò)長(zhǎng)的吹氣冷卻使胎環(huán)冒口補(bǔ)充鋁水之時(shí)間縮短，使SI數(shù)值提高，因此元富鋁業(yè)工程師決定以66~240秒之時(shí)間作為吹水冷卻作用時(shí)間，可說(shuō)相當(dāng)恰當(dāng)。 不同吹氣冷卻作用時(shí)間下SI與Liquidentrapped形成時(shí)間 作用時(shí)間16~240秒
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