【摘要】：变速箱箱体作为车辆传动系统的重要零件,以铝合金代替铸铁、以挤压铸造代替砂型铸造,不仅能够降低工程车辆的整体重量,还可以改善箱体的散热性能,提高生产效率。但是,对于箱体局部部位较厚,铸件内部容易产生缩松、缩孔缺陷,本文使用双重挤压铸造工艺,对厚大部位采用局部加压的方式,提高铸件质量。本文通过数值模拟、生产试验和X射线检测、金相组织分析、力学性能分析、断口形貌分析等方法,研究了不同工艺参数对变速箱箱体质量与性能的影响,并进行了局部加压试验,主要研究工作和成果如下:(1)根据变速箱箱体的结构特点,对箱体的双重挤压铸造工艺进行了分析,并设计了变速箱箱体双重挤压铸造模具。(2)使用ProCAST模拟软件,以浇注温度、压射比压、模具预热温度三个因素进行了三因素、三水平正交试验。模拟结果表明:浇注温度为680℃,压射比压为120MPa,模具预热温度为200℃时,铸件本体的缩松、缩孔最小,初步确定了挤压铸造工艺参数。(3)在初步确定的工艺参数下进行了充型、凝固过程仿真和缺陷预测,结果表明,充型过程无明显的卷气、紊流等现象;凝固过程可以实现定向凝固,有利于压力的传递;未出现有害的铸造应力,铸件本体的缩松、缩孔仅出现在有待局部加压部位,为局部加压工艺的实现奠定基础。(4)设计了六组工艺参数进行挤压铸造试验,从力学性能、微观组织和断口形貌方面,进行了研究分析,并对最佳的一组工艺参数进行局部加压。结果表明,最佳工艺参数为:浇注温度为680℃,压射比压为120MPa,模具预热温度为200℃,局部加压力为135MPa,加压延时选用26~30s中的5个值,以单一变量法确定最佳加压延时为27s。在该工艺参数下,铸件晶粒细小、圆整且分布均匀,经过T6热处理的试样抗拉强度为327MPa,延伸率为3.5%,铸件内部无铸造缺陷。
