侧架铸造工艺设计及模拟优化.pdf

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1、ProductionTechniques生产技术侧架铸造工艺设计及模拟优化刘艳明,勾靖国，张安义(山西大同大学，山西大同037003)摘要：侧架的内部型腔连接筋较多，经常由于对接不良而导致错位。通过对侧架零件进行分析，利用CASTSOFT软件对侧架进行网格剖分及模拟计算，预测出六个大热节和四个分散小热节，并计算出各自凝固时间、预测出缺陷位置，在此基础上对铸件进行工艺设计，设计了冒口、冷铁和浇注系统，最大程度降低了缺陷，最终得到合理的铸造工艺，从而对侧架的生产提供了可靠的技术支撑，降低了实验耗费，是一种科学可靠的铸造工艺优化技术。关键词：热

2、节；缺陷；铸件；工艺设计中图分类号：TG269；文献标识码：A；文章编号:1006-9658（2017）04-0045-03DOI：10.3969/j.issn.1006-9658.2017.04.013侧架的内腔连接筋较多，生产制造时容易受人影响金属液体和铸型等的换热，会导致热节计算、[1]为影响，常常因为对接不良而产生错位。铸造工凝固进程以及缺陷预测偏差很大，经过多次试验、艺过程比较复杂，易于显现出来缺陷，利用微机模模拟，进行如下设置。凝固过程在液态金属未完拟仿真，便可在熔炼浇注前对可能出现的缺陷位置全充满型腔时已经开始，对于快浇大中

3、件的砂型铸和凝固持续时间进行计算，以便设计出最合适的工造，t凝＞＞t浇，充型时间很短暂，不考虑充型对初始艺，以保证铸件的生产品质，缩短试验时间，为生产条件的影响，结果计算误差不大，由于侧架尺寸比[2]提供理论依据。较大，充型速度大，砂型的起始温度设定为室温（即20℃），铸件初始温度稍低于浇注温度为1580℃。21模拟计算前处理设铸件与砂型之间的换热系数为1100W/m,砂型21.1铸件分析表面与大气之间的换热系数为500W/m。铸件外型尺寸为长2199.64mm，宽565.3mm，高419.8mm；体积为3.963×107mm3,毛坯质量

4、为2裸件凝固模拟及制定工艺381kg。平均壁厚为25mm，内腔连接筋较多，材质2.1凝固进程模拟及确定热节为B级钢，多用于铁路机车车辆上，其凝固方式为边界条件设置好之后，进行无浇注系统和无冒中间凝固，实验性能不好，液相温度高，易形成集中口的裸件凝固计算。通过凝固计算预测出侧架各缩孔热裂等铸造缺陷。此零件是对称的，为了加快个部位的凝固时间，确定热节部位及预测各热节的仿真时间，模拟运算时，只取零件的一半。计算网凝固时间。从而使得铸件的浇冒口可以按照热节格数目166万。的温度、出现部位进行设计，参照热节的凝固时间[3]1.2边界条件及参数设置设

5、计，使得铸件按照顺序凝固进行。边界条件以及相关参数的设置准确与否，直接通过凝固模拟计算得出铸件的整体凝固时间为381.76s，侧架左右两侧凹进去的部位凝固时间最长，为最后凝固部位，是第一热节；凹进去的侧旁基金项目：山西大同大学校级项目（2014Q7）的热节为倒数第二最后凝固的部位，凝固时间约为收稿日期:2017-01-06稿件编号:1701-1632321s，为第二热节，第三热节凝固时间为303s，第作者简介：刘艳明(1982—），男，讲师，硕士，主要研究方向为新材料研究及计算机模拟工作.四热节为243s，充型结束190.88s以内，没有

6、明显中国铸造装备与技术4∕201745生产技术ProductionTechniques的热节，确定了侧架的热节和凝固次序。铸件凝固端，内浇口长宽高分别为34.7mm、25mm、40mm，进程如图1所示。从浇口杯流进钢液，设计为过桥浇注，一件一箱，直浇道直径为45.3mm、高424mm,为了缓冲液体流动速度，在直浇道正下方设计了一浇口窝，浇口窝由一个立方体块和一个半球组成，立方体块在半球上方，立方体块的长宽高尺寸分别为：71.8mm、71.8mm、40.5mm，半球的直径为71mm。2.3有浇补系统的铸件模拟计算359秒时321秒时凝固时间

7、是1461.42s，与裸件的凝固时间381.76s相比，时间变为4倍，其原因是设置了浇补系统总质量增加，从凝固进程图中看出，冒口和浇注系统都比铸件热节凝固时间要晚，从而很好地补缩了铸件凝固过程中的收缩，裸件凝固预测的热节已经基本消除，最后凝固的部位都从裸件中的热节303秒时243秒时转移到浇冒系统中，表明铸造浇冒工艺设计是合理图1侧架裸件凝固进程的[5]。2.2缺陷预测及工艺制定3预测缺陷与实物对比图2缺陷预测图3试验缺陷与模拟缺陷对比[4]预测的缺陷主要在铸件的厚大部位，尤其是比较实物纵剖面图和对应缺陷预测，可以发现中间顶部的肋板处，缺

8、陷比较集中，根据缺陷预测此剖面内部型腔没有大缺陷，只是中间空腔上部有的位置及凝固进程，制定了如下工艺方案。少许缩松，实物和预测情况基本吻合，表明上述工（1）冒口。铸件中间上部两肋板交叉处壁最厚