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基于数值模拟的汽车发动机缸体铸造缺陷预测

更新时间：2009-03-28

我公司某型号汽车发动机缸体产品返修率约30%，长期以来居高不下，主要问题是浇注上顶面产生的气孔、气疤缺陷（见图1）。为进一步提高产品质量，降低返修成本，需对产生此问题的原因进行分析。

文化缺省当中所省略掉的具体内容一般情况下不在语料中，电影观众并不能利用前后的内容关系来填补其中的所缺少的部分，而是要从语篇之外的国家文化背景中，激发自我知识体系，以便更好的理解相关的内容。顺利的理解来源于影片自身在观众思想中所构建的连接程度。换言之，也就是观众依靠自身的理解能力在主观的解读影片内容，而所进行理解的过程则是运用联系原则来构建的连接关系。观众对具体文化现象的掌握程度越深，其空位填补水平也就越高。但如果观众并不能这样通过自身的能力来理解电影字幕的语言，就会无法真正理解影片所要表达的核心思想。

本文通过对某发动机缸体产品的铸造过程数值模拟，分析并预测产生气孔、气疤的原因，为下一步工艺改进提供参考。

1. 产品结构

该产品为典型的汽车发动机缸体，其基本尺寸为1146mm×598mm×542mm，理论重量约400kg，主要壁厚约10mm，产品结构如图2所示。

2. 浇注系统

该产品浇注系统采用双层浇道，铁液由第一层直浇道进入，由第一层横浇道往两边流动，再经第二层两个直浇道至第二层横浇道，经两层横浇道的7个内浇道底注进入产品型腔充型；型腔内液面升高，铁液逐渐由第二层内浇口流出，充型进入产品型腔；铸件上表面放置多个出气针，方便排气。产品的浇注系统如图3所示。

3. 铸造工艺模拟

在划分好网格后，需对产品的材料及铸造工艺参数等进行设置。该产品材料为HT250，采用砂型铸造，型砂材料为呋喃树脂砂，浇注温度为1405℃，型砂初始温度为20℃，铸件与型砂间的换热系数取1000W/（m2·K），浇注时间为25s。

采用Procast软件对产品铸造工艺进行数值模拟。将产品、浇注系统、出气针等三维模型导入ProCast软件进行前处理。根据产品结构划分面网格和体网格，体网格数量约369万个。

  

图1 产品缺陷

  

图2 产品三维结构

  

图3 产品浇注系统

4. 数值模拟结果

由图5可知，当型腔由各档轴承座平稳充型上升至顶面时，由于顶面的限制，液面不能继续上升；缸体两端面也被限制，液面只能由两端面往中间流动；同时，各轴承档充型至顶面时也被限制，从而液面由各轴承挡与顶面的连接处前端往两边扩散；因此，在相邻轴承档中间将出现多个被液面包裹的区域，若这些区域不能与外界连通，顺畅排气，则极易形成憋气，造成气孔、气疤的出现。

（2）气孔、气疤的预测及原因分析 为对产品型腔上表面出现的气孔、气疤进行预测，此处对型腔顶面的充型过程做详细分析。由图5a～5f可知，在型腔顶面的充型过程中，出现了多个由铁液包裹的区域，且该区域并未放置对应的出气针与型腔外界的大气联通，故该区域易憋气并产生气孔或气疤，易产生气疤的区域与实际生产情况一致（见图1）。

（1）充型过程 图4为浇注过程中铸件充型20%、40%、60%、80%时的情况。从图中可以看出，铁液在吊环一侧首先充满吊环，其余部分由内浇道较平稳地向前推进，同时处于两二层直浇道处的内浇道开始流出铁液，但由于压力尚未建立，故该处流入型腔的趋势较缓；之后，型腔内部液面平稳上升，充型约40%时，两二层直浇道处的内浇道开始向型腔内充型，充型过程比较平稳。

  

图4 充型过程温度场

  

图5 气孔、气疤预测及原因分析

5. 结语

采用数值模拟的方法对产品气孔、气疤的形成进行预测及原因分析，结果与实际生产情况一致，可为后续产品工艺的改进、质量的提升、返修成本的降低提供支持。

3.3.4推进厕所革命 支持长江经济带11个省(市)推进农村户用卫生厕所改造、加强农村公共卫生厕所建设、配套搞好农村厕所粪污处理。

以制浆中段废水为研究对象，首先采用正交实验研究了石墨烯促进Fenton氧化的各影响因素间的显著程度，然后通过单因素实验研究了废水pH值、石墨烯加入量以及H2O2加入量对废水处理效果的影响。

 
高超，杨齐
《金属加工(热加工)》 2018年第04期
《金属加工(热加工)》2018年第04期文献

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