基于MAGMASOFT的鑄態(tài)AlSi7Mg合金組織模擬與力學性能預測.pdf

1、鋁合金的二次枝晶間距值是合金凝固條件的綜合反映，也是用于評判和預測鑄件力學性能的重要指標。許多研究表明，鋁合金的二次枝晶間距與抗拉強度、延伸率以及屈服強度之間都有較為明確的對應關系，因此根據鑄件部位的二次枝晶間距，就可以預測出相應的力學性能。隨著計算機和CAE技術的發(fā)展，零件的局部微觀組織和力學性能模擬已經成為了CAE技術研究熱點之一。鋁合金密度小、比強度高、鑄造性能好，因而成為替代鋼鐵鑄件使產品減重的首選材料，已經被廣泛應用于汽車、航

2、空、航天等領域。精密組芯造型工藝已經成為生產高精度、形狀復雜鋁合金鑄件的一種重要手段，由于這種新興的鑄造方法還具有高效率、高精度、低成本、可機械化批量生產等優(yōu)點，因而在鋁合金鑄件生產中得到了廣泛應用，尤其適用于尺寸精度要求高、復雜形狀的近凈形鋁合金鑄件的生產。然而由于砂型的熱擴散系數小，往往限制了鑄件的組織和力學性能的提高。因此預測砂型組芯造型條件下鋁合金鑄件的組織和力學性能，對于零件結構的精確設計具有重要的實用性意義。目前MAGMAS

3、OFT4.4中已經初步具有對AlSi7Mg合金和AlSi10Mg兩種合金材料的二次枝晶間距計算功能，但是該功能尚不完善，尤其是計算結果的準確性仍有待改進，對于鑄件力學性能的預測還需進一步開發(fā)。
　　本文通過試驗分別測定了，在鉻礦砂和硅砂兩種不同砂型條件下AlSi7Mg合金階梯形鑄件不同壁厚處的冷卻曲線，以及不同壁厚處的二次枝晶間距和抗拉強度。通過擬合分析，得到組芯造型條件下鑄態(tài)AlSi7Mg合金的二次枝晶間距與抗拉強度之間的函數關

4、系為:σb=219.83-1.06SDAS，并以此作為AlSi7Mg合金的抗拉強度預測的依據。使用MAGMASOFT4.4對上述試驗過程做凝固模擬分析，得到了鑄件不同壁厚處的模擬冷卻曲線及模擬二次枝晶間距計算結果。模擬冷卻曲線與實測冷卻曲線比較吻合，從而驗證了凝固模擬計算所得冷卻曲線的可靠性;通過實測二次枝晶間距與模擬二次枝晶間距之間的對比可以發(fā)現，MAGMASOFT模擬計算所得的二次枝晶間距與實測二次枝晶間距之間存在較明顯的差異，要想

5、通過模擬所得的二次枝晶間距值來預測鑄件的抗拉強度，模擬計算二次枝晶間距結果需要進一步優(yōu)化。
　　本文以硅砂組芯造型條件下AlSi7Mg合金階梯形鑄件的凝固模擬為樣本，通過調整模擬過程的參數設置和調整計算方程中的A0值兩種方法都獲得了可靠的二次枝晶間距模擬結果，并驗證了這兩種方法在鉻礦砂砂型條件下AlSi7Mg合金的適用性，同時在實際生產的鑄件上進行了驗證試驗，獲得了良好的效果。在優(yōu)化的二次枝晶間距模擬結果的基礎上，根據擬合的二次枝