基于仿真模擬殼體缺陷機理分析及工藝改進

吳曉明，彭 超，王 玉，郭 蓓

(西安航天發動機有限公司，陜西 西安 710100)

0 引言

ZL104屬于典型的亞共晶鋁硅合金，其氣密性、流動性和抗裂性能優良，強度高，耐腐蝕好，鑄造性能和切削加工性能良好，廣泛用于承受大負荷的航天、航空發動機傳動機匣、泵殼體零件，是目前應用最為廣泛鋁合金。然而，鋁硅合金結晶溫度區間很寬，呈糊狀凝固方式。該合金在凝固時，液相析出α相，該相極易長成發達樹枝晶，這些小晶體連成骨架，形成無數封閉的小熔池，熔池中的液相在凝固過程因骨架阻礙得不到外部液體補縮而形成疏松。其次，骨架會阻礙液相熔池液相收縮，產生拉應力，導致液相破裂產生疏松。某型號燃料泵低壓殼體材料為ZL104，因合金鑄造特性及原有工藝裕度不高，在大批量生產過程中，部分產品在機加工過程中發現肉眼可見疏松缺陷，導致產品報廢，直接影響發動機的裝配進度。

鑄造數字化仿真模擬技術通過將數值計算技術、圖形可視化技術等數值仿真模擬技術與傳統鑄造專業凝固理論、流體力學等學科集成，通過對鑄造過程的流場、溫度場、應力場、微觀組織等進行仿真計算，預測判定缺陷產生位置，是應用最為廣泛的鑄造缺陷預判技術，廣泛用于航空、航天、汽車等行業鑄造過程缺陷機理分析、工藝設計及改進。隨著計算機技術迅速發展，極大推進了鑄造仿真模擬的發展速度，陸續從宏觀模擬走向微觀模擬，并開發出一系列的模擬軟件，如:ProCAST、MAGMA、華鑄CAE等?！?br>