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对电机壳体挤压铸造工艺分析

2019-03-14 10:55:35

由于节能减排的需求,电机壳体作为新能源汽车电机驱动系统的重要零部件,其材料由铝合金替代铸铁,不仅降低汽车自身重量,还改善了电机的散热效果。但是,常规铸造工艺下,铝合金电机壳体制件内部易产生缩松缩孔,制件气密性低,本文使用挤压铸造工艺代替常规铸造工艺,提升电机壳体成形质量、气密性、产品合格率。

选用ADC12铝合金,结合数值模拟和试验分析,应用挤压铸造工艺制备电机壳体。通过数值仿真、X-ray探伤、密度分析、力学性能分析、气密性分析等方法,研究了不同工艺参数对电机壳体成形质量和气密性的影响,并通过优化的工艺参数获得性能优良的电机壳体。本文主要研究工作如下:

1)结合电机壳体零件的结构和性能要求,对电机壳体挤压铸造工艺分析及设备参数核算,设计了电机壳体铸件模型,选用了合适的机型,初步确定了间接挤压铸造试验的工艺参数。根据电机壳体铸件模型,对铸件结构分析,设计了模内自动切离浇注系统的电机壳体间接挤压铸造模具。

2)利用ProCAST对电机壳体挤压铸造过程中充型和凝固仿真,验证电机壳体工艺设计合理性,结果表明:充型时没有紊流、卷气现象,制件定向凝固,利于压力传递。结合单一变量法,研究了浇注温度和模具温度对电机壳体缩松缩孔的影响规律。模拟结果表明:过低或者过高的浇注温度都不利于铸件缩松缩孔的改善,模拟发现浇注温度在680-700℃之间较为合理;随着模具温度的提高,铸件的缩松缩孔渐渐减少,当模具温度达到280℃时,电机壳体的缩松缩孔少。铸件关键区域依然存在的缩松,在模具设计中可以设计局部补压装置来消除。

3)本文以比压、浇注温度和模具温度为变量设计了三因素三水平的正交试验,进行电机壳体间接挤压铸造试验。通过对铸件内外部质量检测、密度测定、显微组织观察、力学性能和气密性分析,结果表明:合适的浇注温度和模具温度有利于电机壳体充型质量,压力传递顺畅,补缩效果提高,缩松缩孔减少,晶粒组织圆整,力学性能优良;当比压增加至11OMPa,电机壳体铸件缩松缩孔明显降低,致密度和力学性能显著提高。综合分析,终确定了铝合金电机壳体佳工艺参数:比压11OMPa、浇注温度680℃、模具温度280℃、保压时间30s、冲头速度0.1 m/s。在此工艺参数下生产,利用自行设计的气密性工装检测电机壳体气密性,气密性合格率达到86%。

电机壳体以铝合金代替铸铁,符合轻量化要求,并且采用挤压铸造工艺生产,加满足零件成形质量、气密性、合格率要求。