1713_RRP平面連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)仿真
1713_RRP平面連桿機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)仿真,_rrp,平面,連桿機(jī)構(gòu),動(dòng)態(tài),仿真
1薄壁鋁鑄造模對(duì)家用筆記本電腦的發(fā)展韓國(guó)科技工業(yè)學(xué)院2007 年 9 月 3 日收稿硅基鋁鑄造合金因其優(yōu)越的鑄造性能和獨(dú)特的機(jī)械與物理性能的結(jié)合而在合金體系中受到廣泛的應(yīng)用。但是,厚度小于 1mm 的薄壁鋁鑄造模的生產(chǎn)要達(dá)到高流動(dòng)性的鑄造鋁合金是公認(rèn)的很困難的任務(wù)。所以,在本研究中測(cè)試到,對(duì)于生產(chǎn) 297 mm x 210 mm x 0.7 mm 的薄壁鋁構(gòu)件的最優(yōu)鑄造模條件為兩個(gè)不同的澆注系統(tǒng),切向式和拆分式以及通風(fēng)口設(shè)計(jì)。同時(shí),還進(jìn)行了計(jì)算機(jī)凝固模擬。結(jié)果表明,拆分式的澆注系統(tǒng),在凝固之后的總體變形和鑄造的聲效來看,比切向式的要優(yōu)越。同樣發(fā)現(xiàn),恰當(dāng)?shù)耐L(fēng)口設(shè)計(jì)對(duì)于生產(chǎn)薄壁鑄件是至關(guān)重要的因素之一,因?yàn)樗鼘?duì)薄壁件的充型和壓鑄變形的最小化有著重要影響。關(guān)鍵詞:鋁,薄壁壓鑄模,家用筆記本電腦,冷室壓鑄機(jī)1.簡(jiǎn)介在鑄造鋁合金中,鋁-硅系鋁基合金由于其優(yōu)異的性能低密度,較高強(qiáng)度強(qiáng)度和良好的鑄造性能等[1-3]是應(yīng)用最廣泛的合金系之一.目前,在電子和自動(dòng)化家用中對(duì)輕質(zhì)合金的需求正與日俱增,因?yàn)樗啾扔谒芰?,在質(zhì)輕的同時(shí)有較高阻尼和抗凹陷性。然而,眾所周知,采用高壓鑄造技術(shù)生產(chǎn)厚度小于1mm的薄壁鋁制件由于其2較差的流動(dòng)性而比較困難。這就導(dǎo)致了鋁合金在家用電子制件領(lǐng)域,比如筆記本電腦和手機(jī)等方面的應(yīng)用受到了限制。因此,在這篇論文中將探索基于包括流道,澆注系統(tǒng)和壓鑄條件最優(yōu)模具設(shè)計(jì)的薄壁鋁制件的生產(chǎn)是壓鑄模技術(shù)。而且,實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的澆注設(shè)計(jì)將作用于薄壁鋁制家用筆記本電腦厚度少于0.8mm的制備過程.2.實(shí)驗(yàn)先于實(shí)際的壓鑄模實(shí)驗(yàn),進(jìn)行壓鑄模擬來設(shè)置壓鑄和熔化條件。實(shí)驗(yàn)采用的是H13工具鋼制備的用于生產(chǎn)尺寸為210mmx297mmx0.7mm的壓鑄模模具。如圖1所示,兩種不同的澆注系統(tǒng),切向式和拆分式用于此次研究。商用壓鑄模鋁合金ALDC12(鋁-(9.6-12)%Si-(1.5-3.5)%Cu,如表1)熔化至780℃,模具在壓鑄之前加熱到230℃。本研究中所要用到的冷室壓鑄(機(jī)圖2)的主要參數(shù)如表2所示。熔融的鋁合金在塞頭達(dá)到壓室370mm高度之前以0.35m/s的注射速度澆注到型腔中,之后在壓室中從370到390mm高度線性的加速到2.0,3.0,3.5,4.0,和4.5m/s。表3歸納了此次研究中的壓鑄條件。3 結(jié)果與討論凝固模擬用于在壓鑄模實(shí)驗(yàn)之前的兩種不同澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì),切向式和拆分式。熔融鋁合金在填充過程中的流動(dòng)模式和溫度分布如圖3所示。結(jié)果表明,兩種澆注系統(tǒng)在型腔填充過程中呈現(xiàn)很規(guī)則的熔體流動(dòng)。但是,在填充的最后階段,切向式的澆注系統(tǒng)出現(xiàn)在熔點(diǎn)下方(圖3a中圈示),而拆分式澆注系統(tǒng)則允許在液相線溫度之上。如上所述,實(shí)際壓鑄模實(shí)驗(yàn)用于設(shè)計(jì)尺寸為210mmx297mmx0.7mm的家用筆記本電腦。圖4所示的是從2.0到4.5m/s的不同注射速度的結(jié)構(gòu)鑄件,在低速澆注時(shí)3固4表1 ALDC12合金的化學(xué)組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù))表2 壓鑄機(jī)的特征參數(shù)表3 壓鑄實(shí)驗(yàn)條件5圖1 家用筆記本電腦原理圖(210mmx297mmx0.8mm)和兩種不同澆注系統(tǒng)(a)切向式(b)拆分式6圖2 高速壓鑄機(jī)圖3 兩種不同澆注系統(tǒng)的模擬結(jié)果(a)切向式(b)拆分式7圖4 不同高速注射的壓鑄結(jié)果(a)切向式 (b)拆分式8圖5 澆口移除之后的切向式和拆分式澆注系統(tǒng)的變形9定在0.35m/s.結(jié)果顯示,兩種澆注系統(tǒng)都允許超過3.0m/s的高速澆注。然而,低于3.0m/s的澆注速度不能填充薄壁型腔。同樣發(fā)現(xiàn),切向式澆注系統(tǒng)即使是本實(shí)驗(yàn)中最高的澆注速度也不能填充溢流。并且,切向式澆注系統(tǒng)在澆口移除之后導(dǎo)致更多的壓鑄變形。在圖5中顯示的是每個(gè)澆注系統(tǒng)的澆口移除之后的變形量。結(jié)果清楚的表明切向式冷卻系統(tǒng)比拆分式的導(dǎo)致更多的嚴(yán)重變形。由于本實(shí)驗(yàn)制備的家用筆記本電腦只有0.7mm的厚度,凝固之后的壓鑄收縮引起的應(yīng)力是作為家用筆記本電腦大量生產(chǎn)考慮的重要因素。因此,可以得出結(jié)論基于上述因素拆分式澆注系統(tǒng)優(yōu)于切向式的。圖6 減小套筒斜度原理圖10圖7 厚度為0.7mm的薄壁家用筆記本電腦然而,即使是采用拆分式的澆注系統(tǒng)也存在很多鑄造缺陷諸如流線和交不足。因此,引入了兩種主要的改進(jìn)措施。一個(gè)是增大溢流和通風(fēng)口的尺寸。溢流容量增大了近70%(從4400mm 3到7500 mm 3),而且內(nèi)澆道的長(zhǎng)度也從13.5mm增大到15mm以便從整體上易于空氣在模具型腔中的流動(dòng)。套筒的上部如圖6所示機(jī)械地減少了坡度以減少在澆注過程中套筒內(nèi)的紊流和殘余空氣量。因?yàn)樘淄苍跐沧⑦^程中在少于30%(在壓鑄過程中至少需要40%填充套筒)鋁填充時(shí)產(chǎn)生大量的夾雜空氣和高紊流[4]。如圖6所示,坡度的增加可以在澆注過程中使套筒內(nèi)的空氣更易流出,使得熔體中的氣體夾雜最小化。采用上述的兩種改進(jìn)方法,可以成功制備出較少缺陷的優(yōu)異的家用筆記本電腦(圖7)。在鑄件中可以發(fā)現(xiàn)有較少的流線,裂紋和澆不足等缺陷。測(cè)量了鑄件的厚度(圖8)。在左圖中,厚度的位置測(cè)量并顯示了,右圖顯示的是所測(cè)鑄件的厚度??梢园l(fā)現(xiàn)厚度11的分別相當(dāng)均勻,并且可達(dá)到平均厚度為0.67mm.圖8 薄壁家用筆記本的厚度由于鑄件很薄,厚度小于0.7mm,凝固之后從模具上的噴射顯得十分重要。在噴射過程中,薄壁鑄件可能彎曲甚至是裂紋,因此,噴射頭的數(shù)目和它的分布在設(shè)計(jì)中十分關(guān)鍵。并且,模具溫度控制器的使用對(duì)于薄壁鑄造模的填充也是很重要的。同樣發(fā)現(xiàn),沒有溫度控制器,即便是注射速度超過20次模具也不能足夠地加熱。當(dāng)模具沒有加熱到合適的溫度時(shí),熔體注入冷模型腔中時(shí)將會(huì)很快冷卻下來。因此,沒有模具溫度控制,將會(huì)呈現(xiàn)嚴(yán)重的鑄造缺陷包括澆不足和裂紋。4 結(jié)論(1)在切向式和拆分式的澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,拆分式被認(rèn)為是更適合薄壁壓鑄模因?yàn)槿垠w在型腔中流動(dòng)的更為規(guī)律。(2)當(dāng)熔體到達(dá)內(nèi)澆口時(shí),對(duì)于尺寸小的薄壁家用筆記本電腦而言。高速12澆注速度需要在3.0m/s以上,最好在4.5m/s,(3)在鑄件上厚度分布是均勻的,并且可以達(dá)到平均厚度為0.67mm.(4)對(duì)于薄壁鋁壓鑄件,通風(fēng)口的位置和尺寸以及溢流對(duì)于最小化鑄件的流線和澆不足缺陷是很重要的因素。(5)減少套筒坡度設(shè)計(jì)在澆注過程中對(duì)于套筒內(nèi)部的空氣夾雜流動(dòng)大有益處。(6)因?yàn)殍T件容量比較小,盡可能高的控制模具溫度也是很重要的。致謝本作品由韓國(guó)科技信息學(xué)院和Gwangju 文化中心通過高級(jí)材料和工業(yè)發(fā)展項(xiàng)目支持。參考文獻(xiàn)[1] 鋁合金的微觀結(jié)構(gòu)和性能,日本輕金屬工業(yè),1991,233[2]G.K.Sinworth:AFS轉(zhuǎn)變,1983,91,7[3] J.E.Gruzleski and Bernard M.Closset:AFS,1990,13[4] .G.Ⅵhlkingto:鑄造模缺陷,NADCA,1997
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