机械制造铸造相关论文(华南理工大学朱德智副教授：基于砂型3D打印的铝合金气缸体铸造成形工艺研究)

看点：铝合金，3D打印

汽车企业不断缩短产品开发周期，目前发动机缸体等核心铸件采用开模试制的周期在60~90天，难以适应产品研发过程中验证用样件的需求，运用3D打印制造技术进行缸体铸件开发阶段样件无模快速制造，可以大幅缩短铸件试制周期。缸体快速成形的铸造工艺及砂型结构需要根据砂型打印试制的特点进行适应性设计。

2022年中国压铸、挤压铸造、半固态加工年会将于11月4-7日在安徽合肥元一希尔顿酒店召开，华南理工大学朱德智副教授将作题为“基于砂型3D打印的铝合金气缸体铸造成形工艺研究”。

报告摘要：

汽车轻量化用铸造铝合金零部件如发动机气缸体、进排气歧管、壳体支架等以及新能源汽车电机壳体等形状结构复杂，采用传统的铸造成形工艺技术难度大、研发周期长、制造成本高。本文以某型号气缸体产品为研究对象，采用复合铸造工艺对3D打印成形的砂型进行铸造成形工艺研究。重点分析了铸造工艺以及砂型预热温度、熔体浇注温度等工艺参数对铸件成形性、气孔率、尺寸精度、表面粗糙度和力学性能等的影响。研究结果表明，打印砂型及铸造成型的最优工艺为：打印层厚为0.5mm，砂型烘干时间为2小时，浇注温度为730℃（ZL101A合金）。测试结果表明，30mm壁厚的打印砂型铸造试样（T6态）的抗拉强度可达229MPa，伸长率为0.52%，铸件致密度高于相同铸造参数条件下的传统造型工艺产品。经过工艺优化后的某型号气缸体（本体取样）的抗拉强度高于290MPa，硬度为101HB。铸件中缸套的位置度为Φ0.8，缸套与铝液的间隙率为1.51-2.97%。整个铸件的制造工期缩短为25天，比传统成型工艺缩短2/3周期。

嘉宾简介

[朱德智]

朱德智，男，博士，副教授；现担任广东省金属新材料制备与成形重点实验室副主任，华南理工大学金属材料制备成形及装备研究所副所长，广东铸造与压铸学会秘书长，中国机械工程学会铸造分会理事。朱德智副教授近期主持国家自然科学基金面上项目、工信部绿色制造系统集成项目、广东省重点领域研发计划、江西省重点研发计划项目等项目27项。以第一作者或通讯作者在ACSAppliedMaterials&Interfaces，MSEA和MD等期刊上发表论文36篇；在国际学术会议宣读论文17篇（次）；是JMS、Micron、JACs和MD等期刊审稿人，是特种铸造及有色合金杂志社青年编委。发表的期刊论文被《中国有色金属学报》评为2020高影响力论文。申请国家发明专利23项，获授权国家发明专利8项。指导学生获2022年第十三届铸造工艺设计赛一等奖。获中国专利奖优秀奖2项（2018年/第1;2021年/第1）；中国有色金属工业科学技术奖二等奖1项（2021年/第3）、中国有色金属工业科学技术奖三等奖1项（2020年/第3）。

研究方向：高性能铝合金及其复合材料、高熵合金材料、增材制造（3DP打印）

课题组或部门研究成果简介

华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心在首任主任李元元院士以及现任主任张卫文教授的带领下，团队成员面向国家重大需求和行业发展急需，以金属材料近净成形技术为核心，致力于解决金属材料高效利用及其零件短流程制造中的瓶颈问题，不断推出具有自主知识产权的近净成形新材料、新工艺和新装备，推进科技成果的工程化和产业化，为国民经济和国防建设提供强有力的技术支撑。自国家工程技术研究中心运行以来，共承担国家、省部级项目82项，横向合作76项，总经费约2.0亿元。获各类奖励15项，其中国家科技进步奖2项，省部级奖励12项。共发表论文570篇(其中SCI收录196篇，EI收录272篇，三大索引收录347篇)。出版专著2部，编著4部。