镁合金汽车轮毂低压铸造数值模拟
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压 速 度设 为 ００２６ＭＰ／，整 个 充 型及 凝 固过 程 的压 ．０ ａｓ 力 变化 曲线 如 图３ ，保压 压力 为０８个 大气压 ，采 用底 ．５
注式 的浇注方 式 。
旦ｆＯ １ ｖ Ａｙ ｌ 【 １Ｏｔ Ａ ＋ ｃ Ｊ 旦ｆＯ Ｊ 堕 ・ａ Ｏ Ａｚ 旦ｆ ＋ ＋ Ｏ ｝ ｘＪ ｘ
股逐 渐地 充满 型腔 四周 。随着 充型 的进 行 ，合金液 沿
ｓ
图３ 加压过 程压力 变化 曲线
Ｆｉ． ｒａｉｎ ｐ ｅｓ ｒ ｕ ｉｇｔｅｐｒｃ ｓ ｆｉｃｅ ｓｎ ｒｓｕ ｅ ｇ ３Ｖａ ｉｔｏ ｏｆ ｒｓｕ ｅｄ ｒｎ ｏ ｅｓｏ ｎ ｒ ａｉｇｐ ｅ ｓｒ ｈ
２ 模 拟结果与分析
２１ 理 论基础 ．
着 壁面平 稳上 升 ，在壁 面与 轮辐顶 端 的交汇 处产 生紊
流如图４ ，但紊流速度不大，区域比较小 ，对铸件 的 ｃ
性 能 影 响 不 大 。随 着金 属 液 的继 续 流 入 ， 当充 型 到
低压铸造 的充型速度 比较慢、充型平稳易采用层
出现波动如图４ ， ｅ 此时容易出现卷气和氧化夹杂缺陷［ ７ １ 。 般出现此情况 的原因很可能与加压速度和浇注温度
等有关 。可以尝试降低加压速度和降低浇注温度来降
一
（ １ ）
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塑
图１ 轮毂的几何模型
Ｆ ｇ １Ｔｈ ｅ ｍｅｒｃｍ ｏ ｅ ｆｈ ｅ ｌ ｉ ． ｅｇ ｏ ｔｉ ｄ ｌｏ ｔｅｗｈ ｅ
翌
’２ 体网 国 格模型
Ｆ ｇ ２Ｔｈ ｅｈｍｏｄ ｌ ｉ ； ｅｍ ｓ ｅ
Ｏ ８ ｘ ｘ
８ ｘ
点 为 ５８℃ 。根据ＡＺ １ ９ ９ 的热 物性参 数 制定 出合 理 的浇
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注温度与速度 ，才能够得到满足要求 的铸件［ ３ １ 。铸型 采 用 金属 型 ，材 质 为Ｈ１模 具 钢 ，模 具 的初 始 温度 为 ３ ３０℃，镁合金的浇注温度设定为６ ０ ５ ９ ℃。模拟结束温 度设 定 为４ ０℃ 。模 具 与铸 件 的换 热 系数 为 １ ０ ，加 ０ ０ ０
充型过程依次为 ： 口 轮芯 轮辐＿ 轮辋 。充 浇・ ＋ 型模拟 结果如 图４ 。右侧 图标表示温度 ，单位 ℃ 。充型 过 程共 计 ７ ６Ｓ ． 。如 图４ ，４ ，金 属 液 在压 力作 用 下 ， ９ ａ ｂ
由下 至上 平稳 地充 人 型腔 ，到达轮 毂 的轮芯 部分 的金 属液 沿着 轮辐 向轮 辐顶 端流 动 ，轮芯 的金属 液分 成五
一
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表１ ＡＺ １ 合 金的热物理性能 ９Ｄ
Ｔａ ｌ ｅ ｍｏ ｈ ｓｃ ｌｐ ｒ ｍｅ ｅ ｓｏ ｂ ｅ １ Ｔｈ ｒ ｐ ｙ ｉａ ａ ａ ｔ ｒ ｆ ＡＺ９ ｌ ｙ １ａｌ ｏ
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．
＿ ．
充型速度可根据铸件 的不 同结构和铸型的不同材质进 行控制 ，避免金属液产生翻腾 、冲击和飞溅 ，氧化夹 杂减少 ，并且金属在压力下充型，流动性增加 ，使铸 件轮廓清晰，铸件在压力下凝固，可得到充分的补缩 ， 铸件组织致密，力学性能提高。 轮毂 的材料 为Ａ ９Ｄ，热力 学参数 如表 １ 示 ，熔 Ｚ１ 所
曼 垫 一
Ｌ Ｏ ｚ
（ “）
式 （） 到 （１ 中 ： 、Ｖ 为速度矢量 ， 、Ｙ １ １） 、Ｗ 、
为方向上 的分量 ，ｍ ｓ 为单位密度压力 ，Ｐ ；ｔ ／ ；ｐ ａ ， 为 运动粘度 ，ｍ／； ， ｒ 为重力加速度分量 ； ２ ｇ，岛 ｓ 为充 型 时间 ，Ｓ ；哟 温度 ，℃ ； 为 密度 ，ｋ／ ；Ａ ｐ ｇ ｍ３ 为导热
系数 ，ｗ／ Ｋ） ｐ 液相密度 ，ｇｍＬ ｐ 固相密度 ， （ ｍ・ ； 沩 ／ ；
、 ＼ ＼
ｇｃ ；助 ＠ ／ ｍ３ 流 体体积 函数 ，用来描 述流场 的流 动区域 ；
＼ 、
为 动 力 黏度 ，Ｐ ・；ｐ 为保 压 时 的入 口压力 ，Ｐ ； ａＳ ａ
为金属透过率 ； 沩 液相体积分数。 ． 厂 ２ ． 充型过程模拟分析 ２
铸造
邱克强等： 镁合金汽车轮毂低压铸造数值模拟
・２５・ １ｌ
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一
一 一…ＵＯ［ ］ ｛＋＋ …雾 Ｊ 盂ｎ Ｏ ～ ０ 十 詈ｉ ｖｗ＋２ ＋ ，～ … ０ Ｏ Ｕｕ ２ ｕ ｒ斗 Ｕ 叶 ＿ ｛ ＋ ＋十 （） ｇ 一 厂 ｉ 一 古 老 竹 十 。２ 一 【 导Ｏ ｇ 鲁 ２ ］ １ ｌ ｐ ［Ｏ ＋ ＋ ＋ ｖ ｗ ｒ￣ ｏ ｗ Ｏ Ｏ ［ ｗ ｗ 莺 等
流模 型问 。相应 的动量能量方 程如式 （）一 （） １ 式 ４ ，连
５％时如图４ ，液面保持平稳。当达到７％的时候液面 ５ ｄ ０
一
续性方程 （ 、体积函数方程 （ 。由于低压铸造需 ５ ） ６ ） 要考虑保压期间人 口压力的作用 ，可以用公式 （ ７ ）一 公 式 （ １ 描述 。 １）
注式 的浇注方 式 。
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股逐 渐地 充满 型腔 四周 。随着 充型 的进 行 ，合金液 沿
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图３ 加压过 程压力 变化 曲线
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着 壁面平 稳上 升 ，在壁 面与 轮辐顶 端 的交汇 处产 生紊
流如图４ ，但紊流速度不大，区域比较小 ，对铸件 的 ｃ
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低压铸造 的充型速度 比较慢、充型平稳易采用层
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’２ 体网 国 格模型
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表１ ＡＺ １ 合 金的热物理性能 ９Ｄ
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式 （） 到 （１ 中 ： 、Ｖ 为速度矢量 ， 、Ｙ １ １） 、Ｗ 、
为方向上 的分量 ，ｍ ｓ 为单位密度压力 ，Ｐ ；ｔ ／ ；ｐ ａ ， 为 运动粘度 ，ｍ／； ， ｒ 为重力加速度分量 ； ２ ｇ，岛 ｓ 为充 型 时间 ，Ｓ ；哟 温度 ，℃ ； 为 密度 ，ｋ／ ；Ａ ｐ ｇ ｍ３ 为导热
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邱克强等： 镁合金汽车轮毂低压铸造数值模拟
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