1压铸工艺参数制定
1.1计算模型压铸过程划分为4个阶段：慢压射1、慢压射2、快压射、增压阶段,如图3。合金液总体积V体=（G铸+G溢流+G浇）/ρ计算得V体=1.054×106mm3金属液在流动过程中，单位时间内通过截面的流量Q相等，则Q=V1×S1+V2×S2+V3×S3。其中V1为冲头速度；S1为冲头面积；V2为内浇道速度；S2为内浇道面积；V3为排气槽气体速度(推荐值75m/s)；S3为排气槽的面积。金属液流量图见图4。涡轮铸件的平均壁厚为5mm，则充填时间在0.048～0.072s之间，取0.060s，充填速度32～40m/s。持压时间选择为5s。涡轮留模时间选择为12s[2，3]。1.2速度、行程基本计算冲头直径A=80mm，冲头开始位置为L始=0，压铸停止位置为L停=450mm。增压行程：L4=[V体/(A×100)]×K×4/3.14式中，K为系数，对铝合金取0.0534。计算得L4=8.96mm。考虑到增压阀的启动反应时间，应在计算位置上后移30mm左右，即取L4=39mm。高速行程：L3=（G溢流+G浇）/[(ρ×3.14/4)×A2]计算得L3=108mm。在压铸工艺参数中，高速转换点直接关系到铸件外部质量和内部质量。慢速2行程：L2=G浇/[(ρ×3.14/4)×A2]计算得L2=102mm。慢压射1行程：L1=L停-L2-L3-L4=201mmL1+L2合为一个慢压射阶段。压射冲头速度：充填时间t选择为0.06s，则V1=L3/t，计算得V1=1.8m/s。内浇道速度：V2=S1×V1/S2，计算得V2=34.78m/s。排气槽面积：S3=S2×V2/V3，计算得S3=120.57mm2。
2涡轮高压铸造数值模拟结果分析
2.1三维造型、设置参数、导入数据使用Pro/E作为前处理软件对涡轮进行三维造型，使用Meshcast打开模型文件，如图5，设置网格单元大小为3mm，生成面网格；若面网格通过，生成体网格，如图6所示，共有节点数33679，单元数143836，经检验无坏网格，无负单元。进入Precast，导入*yiwo.dat文件。铸件Type为casting，empty选为YES，Stress设置为PlasticA365-STRESS；铸件温度为670℃，速度1.8m/s，如图7；定义Gravity；general设置INLEV为2000。完毕后，保存文件。运行Datacast，导入数据。2.2使用Viewcast查看模拟结果（1）温度场经模拟发现，铸件对称充型，在最底端实现接流，铝液最低温度出现在最后充填部位和较远处的模壁端，温度较高位置在浇口附近。由于缩孔、热变形等缺陷和凝固过程有很大关系，故希望在充填完毕瞬间固相率越低越好，瞬间温度差越小越好。（2）有色矢量、粒子追踪通过分析充型过程中的速度矢量图和离子追踪图，发现铝液从横浇道的两端往模具型腔内端最远处充填，整个充填过程平稳，基本没有飞溅。（3）速度场经过多次模拟铸件充填时的流场可知，改变压射速度对压铸充填模式有较大影响，增加压射速度的同时也使充填速度变大、充填时间减少。当活塞的压射速度由2m/s增大为3m/s时，金属液的充填速度由38.64m/s增大到57.96m/s，金属液的充填速度过快，高速运行的金属液遇到模具壁极容易回流，产生漩涡，金属液卷入大量气体。2.3结论分析压力铸造的充型和凝固过程是一个复杂的过程，涉及到流体力学、传热学、传质学和塑性力学等学科，而且各学科之间还存在复杂的耦合关系，是一个典型的多学科问题【2】。通过对模拟结果的分析，温度场和速度场的分布都比较均匀，气孔缺陷也主要集中在溢流槽、排气槽附近，使得溢流、排气系统很好的起到了收集氧化物、夹杂都缺陷的作用。同时根据结果得出最佳工艺参数，即浇注温度为670℃，压射速度为2m/s。
3压铸生产工艺控制
（1）压铸前模具预热。防止金属液在充型和凝固时强烈冲刷压铸模表面，使模具表面温度急剧升高，导致压铸模内温度分布不均匀，引起较大的热应力，使模具表面产生疲劳裂纹而报废【3】。避免液体金属在模具中因激冷而很快失去其流动性，造成浇不足、冷隔等缺陷。（2）压铸涂料合理使用，模具涂料(又称脱模剂)用在模具型腔需要薄而均匀。（3）铝合金液温度控制。经过实践该产品浇注温度控制在660～675℃。（4）工艺参数合理控制。持压时间选择为5s，留模时间选择为12s，冷却时间选择为8s；速度调节阀位置，L始=0，L慢=303mm，L快速=342mm，L停=460mm；一般情况下不允许更改。
4涡轮压铸生产分析
（1）涡轮压铸生产轮廓清晰、精度高、生产效率高、组织致密，具有较好的力学性能。（2）由于液态金属液流在压铸型型腔内的运动速度极高，液态金属会包含大量的气体，再加上金属在压铸型型腔内冷却速度快，金属表面层迅速凝固，形成硬壳，致使气体来不及从金属中溢出而以气泡的形式留在铸件内。所以，铸件不能进行较多余量的机械加工，以免气孔暴漏在铸件表面，消弱压铸件的工作性能[4]。
5结论
（1）利用ProCAST模拟仿真软件，对涡轮进行压铸充填过程模拟，可以较准确地分析出金属液在成型过程中的流场、速度场、温度场和时间场，预测压铸件可能产生的缺陷及部位，提出工艺和结构的改进意见。（2）合理的模具设计，正确的压铸工艺参数确定，生产前细致的准备，准确的缺陷分析预防，是获得高质量合格铸件的关键。
作者：杨卓祥 王健通 王宗新 单位：天津工程机械研究院
