复杂球墨铸铁件尾座的铸造工艺及模拟.pdf

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1、收稿日期:2011-06-08;?修订日期:2011-06-16作者简介:张玉波(1986-?),牡丹江人,硕士研究生,助教.主要从事材料成形及控制工程.Email:446127404 Vol.32 No.9Sep.2011铸造技术FOUNDRY TECHNOLOGY复杂球墨铸铁件尾座的铸造工艺及模拟张玉波,申荣华,李文凤,王伟奇(贵州大学机械工程学院,贵州 贵阳 550003)摘要:分析了尾座球墨铸铁件的结构特点,针对铸件外型尺寸较大、结构复杂、铸件内外腔都有内凹等特点,对该件进行了砂型铸造的工艺设计。采用 Anycasting 软件对该件进行砂型铸造工艺方案模拟分析,结果表明,尾座件采用砂

2、型铸造工艺是合理可行的。关键词:复杂件;球铁;工艺设计;数值模拟中图分类号:TG255?文献标识码:A?文章编号:1000-8365(2011)09-1241-03Mould Casting and Simulation of Complex Ductile Iron to the TailstockZHANG Yu-bo,SHEN Rong-hua,LI Wen-feng,WANGWe-i qi(College of Mechanical Engineering,Guizhou University,Guiyang 550003,China)Abstract:Analyses structu

3、re characteristics of the ductile iron The tailstock.The casting processdesign for larger,castingenvelop dimensions for complex structure,internal and external cavity arecasting concave.Design the sand Casting.Scheme analysis for sand casting technology inAnycasting software,the result shows:The tai

4、lstock by the rationality of sand casting parts.Key words:Complicated casting;Ductile iron;Process design;Numerical simulation?随着铸造过程的数值模拟技术的发展,对铸件生产的技术经济性提供了更为合理科学的评价依据,尤其对大型、结构复杂的铸件更显其重要性。1?尾座结构分析根据零件图,在 UG 中完成零件的三维实体造型如图 1。尾 座的材 质为 QT500-7;其外 形尺 寸为1 300 mm?1 500 mm?1 600 mm,主要壁厚在 80100 mm 间,最大壁厚

5、120 mm,最小壁厚 60 mm;零件结构基本呈对称布置,整体几何形状呈?竹篮?型;零件外形由曲面和平面构成,外表面有内凹、凸台等结构;零件内部下方也有内凹,两侧抱手内部为斜直曲面形成,零件上有较多且较大的圆孔(有些须铸出)等。总体来说,尾座件结构复杂,质量大,材质要求较高,故其铸造难度大。2?砂型铸造工艺方案及 Anycasting 模拟2.1?砂型铸造工艺方案设计2.1.1?分型面及浇注位置根据分型面选择原则 1、浇注位置选择原则 2及砂型铸造的特点,采用两箱造型,以尾座底面(最大的平面)为分型面,铸件整体位于下箱呈倒置位;冒口、浇注系统置于上箱,考虑到铸件较大,设计一过桥使铁液从两侧注

6、入;这样设计的优点不仅有利于冒口补缩、铁图 1?尾座零件的三维实体图Fig.1?T hree-dimensional solid figure of tailstock parts液充型、保证铸件精度、减少缺陷,还有利于造型、起模、下芯等,如图 2。图 2?铸件浇注系统三维实体图Fig.2?Three-dimensional solid figure of the casting andgating system?1241?FOUNDRY TECHNOLOGYVol.32 No.9Sep.20112.1.2?型芯及设置针对该铸件设计 3 个型芯,一号型芯用于形成内部空腔和中间圆孔;二、三号芯用

7、于形成尾座底部外形的内凹;采用假箱垫板来形成底部外形另两处简单内凹(假箱垫板既可以减少型芯的数量,又比较实用),如图 3。图 3?型芯和垫板放置位置Fig.3?Core placement and plate placement2.2?Anycasting 模拟及分析充型和凝固过程决定铸件品质的好坏 4 6。通过计算机进行数值模拟,即可预测充型过程、凝固过程、铸造缺陷等,又节约成本和试制周期。利用 Anycasting 软件,按上述铸造工艺设计对尾座的砂型铸造进行数值模拟,模拟结果如图 4、图 5、图6和图 7 所示。图 4?充型时间模拟结果Fig.4?Sand casting simulat

8、ion result?图 4 为充型时间,由模拟结果可知该件按所设计的工艺进行浇注,铁液充型顺序符合流动规律。图 5?凝固时间模拟结果Fig.5?Sand casting simulation result图 5 为凝固时间,图 6 为凝固顺序,可见照此工艺铸造,铸件和冒口的凝固时间和凝固顺序满足凝固和收缩的要求及规律。图 7 为温度梯度与冷却率组合缺陷参数,模拟结果中铸件上深色部分有可能出现表面粘砂或夹渣和内?1242?铸造技术?09/2011?张玉波等:复杂球墨铸铁件尾座的铸造工艺及模拟图 6?凝固顺序模拟结果Fig.6?Sand casting simulation result图 7?

9、砂型铸造模拟结果Fig.7?Sand casting simulation result部缩松缺陷,这些缺陷相对较小且少,都不在重要或关键部位,故对铸件的整体品质影响小。由此得出,对该件的工艺设计是合理可行的。计算机模拟的结果受多方面因素的影响,该件在此工艺设计条件下模拟出现了一些表面或缩松缺陷,虽然对铸件整体品质影响小但依不尽人意,只有通过实际生产来验证模拟结果的正确性和准确性。3?结束语(1)通过尾座铸造工艺计算机模拟,证明本铸造工艺方案是合理可行的。(2)就铸造行业来说,计算机模拟的结果和预测与实际生产可能有差异,应仔细分析研究出现这些差异的原因,以完善或改进模拟和预测理论,进而为理论指

10、导实践提供强有力的依据。参考文献 1?王文清,李魁盛.铸造工艺学 M.北京:机械工业出版社,2007.2?李弘英,赵成志.铸造工艺设计 M.北京,机械工业出版社,2005.3?施廷藻,王玉玮.铸造实用手册 M.沈阳,东北工学院出版社,1988.4?Hwang W S.3-D Fluid flow and heat transfer analysis forthe filling of castings and their experimental verificationproceedings ofmodelingof castingand solidificationprocesses J.AFS Transaction,1998,97:447-458.5?Xue X,Hansen S,Hansen P.Numerical simulation andexperimental of mold filling process through depressurizedand less-depressurized gating system J.AFS Transaction,1993,101:549-558.6?陈?勇,杨湘杰.基于 AnyCasting 排气歧管砂型铸造数值模拟及实验研究 J.铸造,2009,(03):249.?1243?