高速鐵路鋁合金棘輪低壓鑄造工藝及性能研究.pdf

1、棘輪是高速鐵路接觸網(wǎng)上十分關(guān)鍵的構(gòu)件，采用低壓金屬型鑄造工藝進(jìn)行生產(chǎn)可使產(chǎn)品的力學(xué)性能以及動(dòng)態(tài)疲勞性能滿足需要。但是由于棘輪外形結(jié)構(gòu)壁厚不均，輪廓較為復(fù)雜，在實(shí)際生產(chǎn)過程出現(xiàn)缺陷問題較多，極大降低了產(chǎn)品質(zhì)量以及鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?。本文以低壓金屬型鑄造的ZL114A鋁合金棘輪為研究對象，通過優(yōu)化低壓鑄造工藝和熱處理工藝，獲得了高性能棘輪鑄件。
　　利用三維造型軟件完成了對棘輪鑄件的三維建模，運(yùn)用數(shù)值模擬軟件ProCAST對低壓金屬型鑄

2、造充型過程和凝固過程進(jìn)行模擬，預(yù)測了棘輪中可能出現(xiàn)的縮孔、縮松的具體位置，并分析了引發(fā)這些缺陷的原因。數(shù)值模擬結(jié)果顯示：整個(gè)低壓鑄造過程未出現(xiàn)金屬液紊流現(xiàn)象，說明充型過程平穩(wěn)，有效避免了氧化夾雜缺陷。但是由于棘輪結(jié)構(gòu)尺寸復(fù)雜、薄厚分布不均，凝固過程溫度梯度分布紊亂，在棘輪的厚大部位形成了縮孔、縮松等缺陷，通過無損探傷檢驗(yàn)和顯微組織觀察驗(yàn)證了模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。
　　選擇對鑄型中心分流錐進(jìn)行水冷，上模中心高溫區(qū)進(jìn)行氣冷，下模整體氣冷，

3、以平衡模具溫度場，基本解決了低壓金屬型鑄造工藝過程中產(chǎn)生的縮孔、縮松等缺陷問題。根據(jù)對低壓鑄造工藝充型及凝固過程數(shù)值模擬的結(jié)果，合理設(shè)計(jì)了模具冷卻工藝，以及金屬型分型和抽芯工藝，并對金屬型的脫模力進(jìn)行了校核計(jì)算，合理設(shè)計(jì)了脫模機(jī)構(gòu)，最終完成了棘輪的鑄造模具的制造。并使用設(shè)計(jì)的模具澆注獲得外形尺寸合格的鑄件。
　　對鋁合金棘輪熱處理工藝進(jìn)行了優(yōu)化。最終確定熱處理工藝：固溶溫度為535±5℃，時(shí)間8h；淬火溫度為60℃，時(shí)間2h；時(shí)效