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大同步帶輪是醫(yī)用CT機上重要的部件之一，材料為ZL111，目前多采用砂型鑄造。由于鋁合金熔體具有嚴重的氧化和吸氣傾向，而ZL111為亞共晶鋁合金，凝固過程中，縮松傾向性明顯，導致鑄件極易出現(xiàn)各種缺陷，使合金的力學性能很難達到要求，出現(xiàn)產(chǎn)品合格率低的問題。 為了解決大同步帶輪鑄件成品率低的問題，本課題以大同步帶輪為研究對象，采用金屬型鑄造，設(shè)計了鑄造工藝方案，并根據(jù)金屬型鑄造充型的流動特點，利用Z-Cast鑄造工藝數(shù)值模擬軟件研究大同步帶輪鑄造充型及凝固過程，預測了缺陷產(chǎn)生原因，并通過計算機模擬實現(xiàn)了對鑄造工藝的優(yōu)化，達到了提高鑄件綜合力學性能和合格率的目的。 首先，為了保證充型過程平穩(wěn)進行，防止鋁合金產(chǎn)生氧化和夾渣等缺陷，采用底注式澆注系統(tǒng)，分設(shè)三個橫澆道進行充型。同時，為保證補縮效果，采用縫隙式澆道對鑄件本體進行充填。由于鑄件上沿處距離縫隙澆道距離遠，難以通過澆道補縮，因此，在鑄件頂部設(shè)置三個補縮冒口。 充型凝固模擬結(jié)果表明：鑄件充型良好，未出現(xiàn)澆不足、縮孔等缺陷，冷卻凝固過程縫隙澆道和冒口的補縮效果良好。 根據(jù)模擬結(jié)果，分析了凝固過程缺陷產(chǎn)生原因，提出缺陷的預測方法，從而確定合理的工藝參數(shù)：T_模=240℃、T_砂=25℃、T_澆=710℃、t_澆=25s。 采用本課題優(yōu)化后的工藝生產(chǎn)了大同步帶輪，采用535℃(±5℃)×5h+170℃(±5℃)×6h空冷處理后，ZL111同步帶輪的本體極限抗拉強度為295MPa，伸長率為2％，硬度HB86，滿足了對力學性能的要求；產(chǎn)品加工后無明顯缺陷。說明，本課題模擬優(yōu)化后的工藝與實際生產(chǎn)相吻合，可以用于指導大型圓環(huán)狀鋁鑄件的開發(fā)過程。