本申請(qǐng)涉及金屬材料和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種鑄件富鐵相和枝晶間距分布的預(yù)測(cè)方法。

背景技術(shù)：

1、目前，材料減重是提高汽車?yán)m(xù)航里程的有效途徑，鋁合金具有低密度，高比強(qiáng)度和良好的耐蝕性，采用低壓鑄造工藝生產(chǎn)一體化鋁合金鑄件可以有效降低車身重量，減小碳排放，提高汽車?yán)m(xù)航里程。然而低壓鋁鑄件受其工藝參數(shù)、尺寸、形狀等多因素的影響，微觀組織和力學(xué)性能呈現(xiàn)非均勻分布的特征，這對(duì)鑄件的服役性能及服役壽命的預(yù)測(cè)提出了很大挑戰(zhàn)。研究表明鑄造缺陷是影響鑄件力學(xué)性能的主要原因，然而，對(duì)于僅存在少量缺陷的部位，微觀組織特征參數(shù)是造成其力學(xué)性能波動(dòng)的重原因。

2、相關(guān)技術(shù)中，鑄件中的缺陷分布可以通過ct進(jìn)行表征，例如利用ct掃描儀獲取鑄件內(nèi)部缺陷分布情況，獲取平均孔洞大小以及孔洞體積分?jǐn)?shù)占比；但該方法不能統(tǒng)計(jì)微觀組織特征參數(shù)分布情況，對(duì)于僅存在少量缺陷的部位，該方法存在局限性。

3、因此，有必要設(shè)計(jì)一種鑄件富鐵相和枝晶間距分布的預(yù)測(cè)方法，以克服上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N鑄件富鐵相和枝晶間距分布的預(yù)測(cè)方法，可以解決相關(guān)技術(shù)中的方法對(duì)于僅存在少量缺陷的部位，存在局限性的技術(shù)問題。

2、第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種鑄件富鐵相和枝晶間距分布的預(yù)測(cè)方法，所述預(yù)測(cè)方法包括：

3、獲得不同工藝參數(shù)下鑄件不同部位的冷卻速率分布；

4、在不同工藝參數(shù)下鑄件的多個(gè)位置加工微觀組織試樣；

5、基于多個(gè)微觀組織試樣中統(tǒng)計(jì)的富鐵相和枝晶間距的分布數(shù)據(jù)，構(gòu)建富鐵相數(shù)量密度與冷卻速率的關(guān)系模型，以及枝晶間距與冷卻速率的關(guān)系模型；

6、將富鐵相數(shù)量密度與冷卻速率的關(guān)系模型以及枝晶間距與冷卻速率的關(guān)系模型結(jié)合鑄件各部位的位置坐標(biāo)，得到鑄件不同部位富鐵相和枝晶間距的分布特征。

7、結(jié)合第一方面，在一種實(shí)施方式中，所述在不同工藝參數(shù)下鑄件的多個(gè)位置加工微觀組織試樣，包括：

8、根據(jù)鑄件不同部位的冷卻速率分布情況，在鑄件上選取冷卻速率差異較大的位置加工微觀組織試樣。

9、結(jié)合第一方面，在一種實(shí)施方式中，在不同工藝參數(shù)下鑄件的多個(gè)位置加工微觀組織試樣之后，還包括：

10、將微觀組織試樣沿其厚度方向切開，制備金相試樣；

11、對(duì)金相試樣進(jìn)行拍攝獲得金相圖片，并統(tǒng)計(jì)金相圖片中枝晶間距的分布數(shù)據(jù)以及富鐵相的分布數(shù)據(jù)。

12、結(jié)合第一方面，在一種實(shí)施方式中，所述對(duì)金相試樣進(jìn)行拍攝獲得金相圖片，并統(tǒng)計(jì)金相圖片中枝晶間距的分布數(shù)據(jù)，包括：

13、分別拍攝金相試樣的表層、偏析帶和心部區(qū)域的金相圖片，并將金相圖片統(tǒng)一放大；

14、采用直線截距法測(cè)定表層、偏析帶和心部區(qū)域的金相圖片中的枝晶間距；

15、計(jì)算表層、偏析帶和心部三個(gè)區(qū)域枝晶間距的平均值，作為該微觀組織試樣的枝晶間距。

16、結(jié)合第一方面，在一種實(shí)施方式中，所述對(duì)金相試樣進(jìn)行拍攝獲得金相圖片，并統(tǒng)計(jì)金相圖片中枝晶間距的分布數(shù)據(jù)以及富鐵相的分布數(shù)據(jù)，包括：

17、沿金相試樣的厚度方向分別拍攝金相試樣的心部、位于心部?jī)蓚?cè)的兩個(gè)偏析帶以及位于心部?jī)蓚?cè)的兩個(gè)表層的金相圖片，然后進(jìn)行無縫拼圖獲得富鐵相分布圖；

18、對(duì)富鐵相分布圖進(jìn)行富鐵相數(shù)量密度的識(shí)別和定量統(tǒng)計(jì)，獲得富鐵相的分布數(shù)據(jù)。

19、結(jié)合第一方面，在一種實(shí)施方式中，基于多個(gè)微觀組織試樣中統(tǒng)計(jì)的富鐵相和枝晶間距的分布數(shù)據(jù)，構(gòu)建富鐵相數(shù)量密度與冷卻速率的關(guān)系模型，以及枝晶間距與冷卻速率的關(guān)系模型，包括：

20、根據(jù)多個(gè)微觀組織試樣中統(tǒng)計(jì)的枝晶間距的分布數(shù)據(jù)以及冷卻速率分布，建立枝晶間距與冷卻速率關(guān)系散點(diǎn)圖；

21、基于枝晶間距與冷卻速率關(guān)系散點(diǎn)圖構(gòu)建枝晶間距與冷卻速率的關(guān)系模型。

22、結(jié)合第一方面，在一種實(shí)施方式中，基于多個(gè)微觀組織試樣中統(tǒng)計(jì)的富鐵相和枝晶間距的分布數(shù)據(jù)，構(gòu)建富鐵相數(shù)量密度與冷卻速率的關(guān)系模型，以及枝晶間距與冷卻速率的關(guān)系模型，包括：

23、根據(jù)多個(gè)微觀組織試樣中統(tǒng)計(jì)的富鐵相數(shù)量密度以及冷卻速率分布，建立富鐵相數(shù)量密度與冷卻速率關(guān)系散點(diǎn)圖；

24、基于富鐵相數(shù)量密度與冷卻速率關(guān)系散點(diǎn)圖構(gòu)建富鐵相數(shù)量密度與冷卻速率的關(guān)系模型。

25、結(jié)合第一方面，在一種實(shí)施方式中，在所述構(gòu)建富鐵相數(shù)量密度與冷卻速率的關(guān)系模型，以及枝晶間距與冷卻速率的關(guān)系模型之后，還包括：

26、利用冷卻速率與枝晶間距的測(cè)試數(shù)據(jù)測(cè)試枝晶間距與冷卻速率的關(guān)系模型；

27、若測(cè)試誤差小于設(shè)定值，則枝晶間距與冷卻速率的關(guān)系模型符合要求；

28、利用冷卻速率與富鐵相數(shù)量密度的測(cè)試數(shù)據(jù)測(cè)試富鐵相數(shù)量密度與冷卻速率的關(guān)系模型；

29、若測(cè)試誤差小于設(shè)定值，則富鐵相數(shù)量密度與冷卻速率的關(guān)系模型符合要求。

30、結(jié)合第一方面，在一種實(shí)施方式中，所述獲得不同工藝參數(shù)下鑄件不同部位的冷卻速率分布，包括：

31、獲取不同工藝參數(shù)下鑄件的凝固時(shí)間和固液相溫度分布；

32、將凝固時(shí)間和固液相溫度分布代入冷卻速率計(jì)算公式，獲得不同工藝參數(shù)下鑄件不同部位的冷卻速率分布。

33、結(jié)合第一方面，在一種實(shí)施方式中，在所述獲得不同工藝參數(shù)下鑄件不同部位的冷卻速率分布之前，還包括：調(diào)整鑄造模具溫度和澆鑄溫度，獲得多組不同工藝參數(shù)。

34、本申請(qǐng)實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果包括：

35、通過將不同工藝參數(shù)下鑄件不同部位的冷卻速率分布結(jié)合微觀組織表征的枝晶間距及富鐵相數(shù)量密度，可構(gòu)建富鐵相數(shù)量密度與冷卻速率的關(guān)系模型以及枝晶間距與冷卻速率的關(guān)系模型，進(jìn)而得到富鐵相和枝晶間距這些微觀組織特征參數(shù)的分布特征，為鑄件力學(xué)性能分布的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)提供數(shù)據(jù)支撐，解決了相關(guān)技術(shù)中的方法對(duì)于僅存在少量缺陷的部位，存在局限性的技術(shù)問題。

技術(shù)特征：

1.一種鑄件富鐵相和枝晶間距分布的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述預(yù)測(cè)方法包括：

2.如權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述在不同工藝參數(shù)下鑄件的多個(gè)位置加工微觀組織試樣，包括：

3.如權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，在不同工藝參數(shù)下鑄件的多個(gè)位置加工微觀組織試樣之后，還包括：

4.如權(quán)利要求3所述的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述對(duì)金相試樣進(jìn)行拍攝獲得金相圖片，并統(tǒng)計(jì)金相圖片中枝晶間距的分布數(shù)據(jù)，包括：

5.如權(quán)利要求3所述的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述對(duì)金相試樣進(jìn)行拍攝獲得金相圖片，并統(tǒng)計(jì)金相圖片中枝晶間距的分布數(shù)據(jù)以及富鐵相的分布數(shù)據(jù)，包括：

6.如權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，基于多個(gè)微觀組織試樣中統(tǒng)計(jì)的富鐵相和枝晶間距的分布數(shù)據(jù)，構(gòu)建富鐵相數(shù)量密度與冷卻速率的關(guān)系模型，以及枝晶間距與冷卻速率的關(guān)系模型，包括：

7.如權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，基于多個(gè)微觀組織試樣中統(tǒng)計(jì)的富鐵相和枝晶間距的分布數(shù)據(jù)，構(gòu)建富鐵相數(shù)量密度與冷卻速率的關(guān)系模型，以及枝晶間距與冷卻速率的關(guān)系模型，包括：

8.如權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，在所述構(gòu)建富鐵相數(shù)量密度與冷卻速率的關(guān)系模型，以及枝晶間距與冷卻速率的關(guān)系模型之后，還包括：

9.如權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述獲得不同工藝參數(shù)下鑄件不同部位的冷卻速率分布，包括：

10.如權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)方法，其特征在于，在所述獲得不同工藝參數(shù)下鑄件不同部位的冷卻速率分布之前，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)涉及一種鑄件富鐵相和枝晶間距分布的預(yù)測(cè)方法，所述預(yù)測(cè)方法包括：獲得不同工藝參數(shù)下鑄件不同部位的冷卻速率分布；在不同工藝參數(shù)下鑄件的多個(gè)位置加工微觀組織試樣；基于多個(gè)微觀組織試樣中統(tǒng)計(jì)的富鐵相和枝晶間距的分布數(shù)據(jù)，構(gòu)建富鐵相數(shù)量密度與冷卻速率的關(guān)系模型，以及枝晶間距與冷卻速率的關(guān)系模型；將富鐵相數(shù)量密度與冷卻速率的關(guān)系模型以及枝晶間距與冷卻速率的關(guān)系模型結(jié)合鑄件各部位的位置坐標(biāo)，得到鑄件不同部位富鐵相和枝晶間距的分布特征。本申請(qǐng)結(jié)合模流分析和微觀組織表征，構(gòu)建了鑄件不同部位冷卻速率與富鐵相、枝晶間距的關(guān)系，為鑄件力學(xué)性能分布的預(yù)測(cè)提供參考。

技術(shù)研發(fā)人員：龔福建,張金生,高聰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶長(zhǎng)安汽車股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30