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《基于procast的油缸支架鑄件工藝分析及優(yōu)化》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、基于Procast的油缸支架鑄件工藝分析及優(yōu)化史東麗1,2王皓1徐貴寶3(1.上海交通大學機械與動力工程學院;2.常州鐵道高等職業(yè)技術學校;3.南車集團戚墅堰機車車輛工藝研究所)摘要:鑄造模擬軟件作為一種有效的鑄造工藝設計和優(yōu)化工具,在全球鑄造行業(yè)中日益得到廣泛的應用。針對油缸支架在樣品試制過程中發(fā)現的縮孔和縮松缺陷,利用Procast軟件對其凝固過程進行數值模擬運算,并根據模擬結果對原有的工藝進行了優(yōu)化。通過X射線探傷和解剖證實模擬結果的準確。關鍵詞:Procast;凝固模擬;工藝優(yōu)化縮孔是由于高溫金屬液在型腔內熱量不斷散失，凝固收縮
2、過程中液體不能有效地從澆注系統和冒口得到補充，而在最后凝固的部位形成孔洞造成的。由于澆冒口補縮不足而導致了很大的內部收縮缺陷[1]。油缸支架是某鑄鋼廠生產的一種液壓設備上零部件.該鑄件不允許出現縮松、縮孔缺陷.在最初的樣品試制過程中.試制出來的樣品普遍存在縮松缺陷.為了節(jié)約樣品試制周期和節(jié)約成本,保證下次生產出來的樣品滿足內部組織的要求。我們采用美國的鑄造分析軟件Procast對原始工藝進行了模擬分析,分析并找出了問題存在的原因,針對出現縮孔的原因，我們對原始工藝進行優(yōu)化和再次模擬分析.確保改進后的工藝方案切實可行,進而達到通過模擬分析
3、優(yōu)化工藝的目的.一、油缸支架鑄件原始的工藝方案油缸支架的材質為低合金鋼，輪廓尺寸為410mm×180mm×100mm,毛坯重約35KG。該件上下表面各有四個凹陷,頭部熱節(jié)比較大,內孔需要加工.考慮到這種結構,我們將冒口設置到頭部,在尾部設置了冷鐵.目的是讓鑄件從尾至頭部順序凝固,來達到組織的致密.見油缸支架原始工藝方案圖1所示.按照這個思路，我們設計了鑄造工藝并進行了樣品試制，但經過對實際澆鑄出來的樣品解剖檢測后,在內孔側面和凹陷部位下面發(fā)現了縮孔,見油缸支架解剖圖2所示.針對這個現象,我們運用鑄造分析軟件Procast對原始工藝進行了
4、模擬分析，希望通過對澆注和凝固過程模擬的方法找到問題存在的原因。二、對油缸支架原始鑄造工藝的模擬分析及優(yōu)化運用Procast對溫度場和凝固場進行耦合運算后發(fā)現,在凝固過程中在縮孔缺陷出現的位置出現了斷流,見凝固過程預測縮孔位置示意圖3.這就導致冒口和澆注系統的鋼水無法補縮到該位置.孤立的鋼水由于液體和固態(tài)密度的不同，在凝固后出現了孔洞。出現缺陷的位置與我們實際解剖測試的結果是一致的.通過這樣的分析我們得出結論,要想消除該位置的縮孔缺陷,關鍵在于增加冒口到該位置的補縮通道，使得鋼水能夠補充該位置的收縮。鑒于此,我們決定在內孔增加補貼的方法
5、增加補縮通道,進而消除縮孔缺陷.但是補貼增加過大一方面會增加鋼水的浪費,另一方面還會將縮孔后移,進而影響冒口的大小。但如果補貼增加的太小,又不能足以消除縮孔.鑒于此,我們在原始工藝進行了優(yōu)化，然后對優(yōu)化后的鑄造工藝進行了再一次的模擬運算.對優(yōu)化后的鑄造工藝的模擬運算為了消除上述位置的縮孔缺陷，我們在內孔設置了補貼以增加補縮通道，見優(yōu)化后鑄造工藝三維示意圖4?？紤]到內孔將來需要加工，這樣既不會對后期的清理打磨產生太大影響，也不會過多的降低出品率。我們對原始工藝在三維造型中做出修改后，劃分網格，對優(yōu)化后的工藝進行了模擬運算，通過觀察凝固的過
6、程發(fā)現鋼水按照我們的設想順序凝固進行，原先缺陷出現的位置沒有出現斷流現象，冒口的大小也比較合適。見示意圖5。四、結論我們按照優(yōu)化后的工藝對樣品再次進行了試制，生產出來的鑄件通過射線探傷和解剖檢查均沒有發(fā)現縮松、縮孔缺陷。通過對油缸支架樣品的開發(fā)以及凝固模擬，我們總結出凝固模擬軟件可有效地預測縮松、縮孔等缺陷，并且可以使?jié)沧⒑湍踢^程直觀地呈現在我們眼前。通過模擬缺陷產生的位置，可有效地節(jié)約樣品開發(fā)時間，節(jié)約成本。參考文獻[1]齊丕驤，齊霖．鋁合金擠壓鑄件缺陷概論[J]．特種鑄造及有色合金．2001(1):104-107.
