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现代社会中,铝合金叶轮因其质轻、性能良好,得到广泛应用。本课题结合工厂实践,采用低压铸造方式生产铝合金叶轮,得到组织致密、满足性能要求的叶轮铸件。相对于其他铸造方式,低压铸造是一种特种精密铸造方式,低压铸造通过施加较低的压力到金属溶液上,将金属溶液压进铸型中,使铸件在一定的压力下充型、凝固,从而获得组织致密铸件。铝合金叶轮的成型使用金属型石膏芯。与传统的砂型相比较,金属型成型轮廓清晰,成形性能良好,而且金属型传热性能更佳,对叶轮铸件的冷却效果更好,生产出的铸件组织更加致密,使用性能更加优良,除此之外,金属型可以重复使用,利用率较高。与传统的砂芯相比较,采用石膏芯成型铝合金叶轮的叶片部位,可以得到表面平滑、轮廓清晰的叶片,得到的叶轮铸件尺寸精度高,表面粗糙度低。石膏芯采用新型的制造方式——快速原型制造技术。使用快速原型制造技术制造出石膏芯的原型,利用原型翻制出硅橡胶软模,配制石膏混合浆料,结合用以成型石膏芯的金属型模具和硅橡胶软模进行石膏混合浆料的浇注,固化开模烘干焙烧后即可以得到石膏芯。采用Pro/Engineer进行铝合金叶轮低压铸造模具设计,采用MAGMASOFT进行铝合金叶轮充型和凝固过程数值模拟,对叶轮铸件进行缺陷预测,继而进行模具方案和压力-时间参数优化。本课题采用两种模具方案进行择优选取,第一种对叶轮上盖板顶部施加冷却装置,第二种对叶轮上盖板顶部和轮毂施加冷却装置,将两种模具方案导入MAGMASOFT模拟后发现第一种模具方案不能使铝合金叶轮自上而下顺序凝固,第二种可以,所以,选择第二种模具方案。在第二种模具方案的基础上,设置充型加压速度分别为0.0015MPa/s、0.0020MPa/s、0.0025MPa/s、0.0030MPa/s下的压力-时间参数,进行四组充型加压速度下压力-时间参数的横向比较,得到充型加压速度为0.0030MPa/s下模拟的铸件缩孔缺陷最少。为得到充型时间对铸件质量的影响,将充型加压速度为0.0030MPa/s下的充型时间分别改为0.5倍、1倍和1.5倍,进行充型时间的纵向比较,通过MAGMASOFT模拟铸件缺陷,发现一定范围内,充型时间减少,叶轮顶部缺陷减少,叶片缺陷增多。最终选用充型加压速度为0.0030MPa/s、充型时间为1倍时的压力-时间参数为最佳工艺参数。按照模拟出的最佳工艺参数,在工厂条件下进行试样的浇注成型,T61热处理后,观察试样的金相组织,发现试样组织致密。测试其力学性能,得到试样的抗拉强度为270MPa,屈服强度为220MPa,延伸率为3%,满足实际生产中使用要求。