支撑座铸钢件的铸造工艺及其优化.pdf

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1、计算机应用支撑座铸钢件的铸造工艺及其优化陈世超，张艳君，朱德珑，杨弋涛（上海大学材料科学与工程学院，上海200071）摘要：对支撑座铸钢件进行了铸造工艺设计。综合考虑铸造性、经济性及缺陷情况，选择了较合理的铸造方案。通过CATIA软件对该支撑座、浇注系统及冒口、冷铁和保温套进行了三维建模。借助ADSTEFAN数值模拟软件对支撑座充型过程和凝固过程分别进行了模拟。根据模拟结果优化冒口、冷铁和保温套的位置、尺寸和形状，从而改善了支撑座的凝固顺序和铸造质量。关键词：铸钢；支撑座；工艺设计；模拟;优化中图分类号：TG244文献标识码：A文章编号：1673-3320（2

2、016）04-0001-06CastingProcessofSupportSeatsofCastSteelandItsOptimizationCHENShichao,ZHANGYanjun,ZHUDelong,YANGYitao(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,ShanghaiUniversity,Shanghai,20071,China)Abstract:castingprocessforcaststeelsupportseatswasdesigned.Reflectingoncastability,econom

3、yanddefects,amorereasonablecastingprocesswasselected.Thesupportseat,gatingandriser,andchillandinsulatingsleevewere3-DmodeledbyCATIAsoftware.CavityfillprocessandsolidificationprocessofthesupportseatwerenumericallysimulatedbymeansofADSTEFANsoftware,respectively.Basedonthesimulatedresu

4、lts,location,sizeandshapeoftheriser,chillandinsulatingsleevewereoptimized,thusimprovingthesolidificationorderandcastingqualityofthesupportseat.Keywords:caststeel;supportseat;processdesign;simulation;optimization支撑座是机械设备的承压件，处于设备底陷存在。上部圆筒状部位壁厚较厚且浇铸材料为部，起支撑和回转作用的结构件。支撑座在长期铸钢，容易产生热节和应力

5、集中，易形成缩孔、频繁的使用中会产生较严重的磨损，特别是在使缩松和裂纹等质量缺陷[1]。用过程中，经过多次润滑、密封和更换部件后，仍然会出现磨损的情况。因此，要求支撑座铸件不仅具有较高的刚度、强度和韧性，而且要求铸件内部不能存在缩松缩孔等铸造缺陷。基于企业对高质量铸件的需求，在铸造环节中，提出了对于铸造工艺方案优化设计的必然要求。1支撑座铸件铸造工艺分析支撑座铸件的结构三维图如图1所示，材料牌号为ZG310-570。铸件轮廓尺寸为1430×1160×810mm，质量约2600kg。铸件呈左轴对称状，底座大平面为主要受力面，也是重要加工面，表面不允许存在缩松、氧

6、化夹杂等缺图1支撑座铸件结构三维图收稿日期：2016-06-03作者简介：陈世超（1993-），男，本科生，上海大学金属材料工程专业。2016年第4期1铸造工程FoundryEngineering2支撑座零件铸造工艺设计及分析方案二采用铸件侧放浇注，中间圆柱型芯可不使用芯头，直接放置于填砂之上即可定位，且2.1浇注系统及分型面设计加强筋不需要用型砂来成型。但该铸件较厚的部经过对铸件结构的分析，先考虑将铸件正放位处于中间，离两明冒口较远，难以起到补缩作（将底面大平面置于底面），这样在浇注时，金用。由于铸件侧方上部板厚固定，较薄，即使增属液流动较为平稳，同时也避免

7、了底面大平面的加冒口尺寸也无法使最后凝固部位在冒口中。由浇注缺陷，设计过程中考虑了以下三个方案。于两个暗冒口一般不放置在曲面上，放置两边，方案一：铸件正放浇注（大平面朝下，四个难以很好地起到补缩作用。内浇道，两个侧冒口，如图2所示）。方案三：铸件倒放浇注（大平面朝上，两个内浇道，两个冒口，如图4所示）。经过前两种方案的模拟凝固分析后，考虑到铸件底部中心部位较厚，每种方案都会遇到冒口与需要补缩区域较远而起不到有效补缩作用，于是尝试将铸件进行倒置浇注。图2方案一浇注系统及分型面设计图方案二：铸件侧放浇注（大平面树立，四个内浇道，暗冒口、明冒口各两个，如图3所示）。

8、考虑到使中间的型芯可以通过直接放置于填