毕业论文范文——利用ProCAST软件模拟分析砂型铸造工艺

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1、西安航空职业学院毕业论文利用ProCAST软件模拟分析砂型铸造工艺姓名：专业： 航空电子班级：完成日期：指导教师:摘要：在砂型铸造工艺设计中，使用ProCAST模拟分析软件，模拟分析，确定最优方案。通过实际生产验证，避免了缩松、夹渣进浆的铸造缺陷，解决了起皮问题。结果表明，ProCAST模拟分析软件，在参数设置合理的情况下，模拟结果与实际生产有较高的吻合度，对砂型铸造的工艺设计及铸造缺陷问题的解决，有指导性意义。关键词：砂型铸造；排气歧管；高镍球铁；ProCAST；铸造工艺高镍奥氏体球墨铸铁汽车排气歧管，在中高档轿车中有着广泛的应用。砂型铸造是大批量生产高镍球铁铸件的基本工艺。高镍球铁，

2、有流动性差，凝固收缩大，浇注温度高等工艺特点。铸件缩松倾向大，表面易夹杂、起皮。同时排气歧管结构复杂，形状不规则，流道精密度高，壁厚较薄，铸造工艺难度大。ProCAST采用有限元方法实现对铸件充型过程、温度场、应力场及缺陷的计算和预测[1]，能够仿真缺陷形成、微观组织、缩孔缩松和应力变形等[2]。本文主要研究CAE技术在砂型铸造工艺设计及铸造缺陷问题解决上的应用，依靠ProCAST模拟分析结果，为铸造工艺设计及生产提供理论依据，缩短新产品试制周期，降低生产成本。1铸件结构技术要求及生产条件1.1产品的结构特点本文所涉及到的铸件产品为某公司的排气歧管。铸件结构见图1，轮廓尺寸为342mm×

3、236mm×48mm，管道壁厚4.3±0.5mm，出气法兰厚16mm，进气法兰厚17mm，产品加工孔位置较多，孤立热节多。1.2产品技术要求铸件要求：流道表面不应有飞边、结疤等影响气体流动的铸造缺陷，铸件无砂眼、气孔、缩孔和粘砂等影响机械性能的铸造缺陷，材质为GJSA-XNiSiCr3552执行标准VW50021，化学成分（%）：（C≤2.0；Si:4.5～5.5；Mn:0.5～1.0；P≤0.05；S≤0.02；Ni:34～36；Cr:1.75～2.25；Cu≤0.5；Mg≥0.03；RE≤0.01）。金相组织：a)石墨形态：壁厚处，球化率≥80%Ⅵ，石墨尺寸5～8级；管壁处，球化率≥

4、85%Ⅵ，石墨尺寸5～8；b)基体组织：奥氏体+少量碳化物。力学性能:a)硬度：130～260HB；b)抗拉强度≥370MPa；c)延伸率≥10%；d)；屈服强度≥200MPa。所有排气歧管要求100%进行试漏，试漏压力为2bar，泄漏量小于60ml/min。1.3生产工艺条件（1）熔炼球化工艺；使用3T中频炉感应电炉熔炼，先加入生铁、部分废钢，待部分废钢熔清后，再加入部分增碳剂和废钢（等比例循环加入）、回炉料。合金待熔炼后期（约1450～1500℃）加入，先后加入铬铁、镍铁、钼铁、硅铁等。当铁液升温至1540℃后，调整化学成分，合格后，升温至1610～1620℃后，停电静置5～8min

5、后准备出炉。球化处理前，将称量好的球化剂加入包坑内，用FeSiSr覆盖并用平冲拍实。控制出炉温度1600～1630℃。出铁至处理铁液量约2/3时，加入FeSiSr孕育剂，出完剩余铁液量。随流孕育剂使用硅锶锆孕育剂，随流孕育量0.08～0.12%。（2）造型制芯工艺；采用东久造型线。型砂标准：湿压强度0.12～0.16Mpa，紧实率30～40%，水分3.0～4.0%，透气性120～170，含泥量12～15%，硬度≥85g，有效膨润土7～10%。制芯使用氧化铁红覆膜砂。覆膜砂标准：熔点:100±5℃发气量≤16.0ml/g，灼烧减量≤4%，常温抗拉强度≥4.0MPa，常温抗弯强度≥8.0MP

6、a，热态抗拉强度≥2.0MPa，热态抗弯强度≥4.0MPa，粒度:50～100目≥75%。2铸造工艺设计及模拟2.1工艺设计东久线造型线生产，一模两件，单件毛坯重量4.7kg，整箱铸件22kg，计算7s浇注完毕。进气法兰采用压边顶冒口进行补缩，出气法兰分段补缩[3]，管壁位置冒口，出气法兰位置冒口，进火。浇注系统采用半封闭式，见图2，内浇道处于横浇道中部，内浇道与进火冒口之间的交接位置圆弧相切。2.2模具及型芯设计使用CreoParametric4.0绘图软件，设计模具及型芯见图3。2.3ProCAST模拟分析及结果判定：2.3.1模拟分析将铸造工艺的三维图形导入ProCAST中，包裹虚

7、拟砂箱，剖分2D，3D网格[4]，并进行处理。在铸造工艺参数界面，设置参数如下：浇口杯竖直向下；铸件材质GJSA-XNiSiCr3552，初始浇注温度1460℃，虚拟砂箱材质Greensand，初始温度20℃；铁液与虚拟砂箱，传热系数取500W/(㎡·K)；选取浇口杯引流口，充型速度3kg/s；虚拟砂箱外表面与空气自由换热；砂型刚度系数0.8，石墨化膨胀系数0.8，充型及凝模拟储存步数为5；激活金属前端跟踪，参数设置为2。检查网格及