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数值模拟在铸钢桥壳铸造工艺优化中的应用及缩孔缩松预测方法
| 论文题名： | 数值模拟在铸钢桥壳铸造工艺优化中的应用及缩孔缩松预测方法 |
| 关键词： | 铸钢桥壳;铸造工艺;缩孔缩松缺陷;工艺控制;数值模拟 |
| 摘要： | 众所周知桥壳是车辆中非常关键的一个零部件，矿用工程车用的铸钢桥壳更是如此，铸钢桥壳尺寸大、结构复杂，在铸造过程中工艺控制困难，容易产生各种铸造缺陷。随着计算机模拟仿真技术的迅猛发展，铸造过程模拟技术已发展成为指导铸造企业实际生产的一种重要工具。为缩短铸钢桥壳的开发周期，降低开发费用，在铸造工艺设计过程中，通过数值模拟软件分析铸钢桥壳的充型和凝固过程，对实际生产有着重要的指导作用。 本文结合CATIA和ProCAST建立了实体模型，进行了铸件的充型和凝固过程模拟，再现铸件缺陷的产生过程，通过分析铸钢桥壳铸造过程中产生缩孔、缩松等典型缺陷的主要原因，完善了浇注系统的设计，优化了铸造工艺，从而降低了废品率。 本文首先根据铸钢桥壳的构造、合金种类设计浇注系统，布置外浇口、浇道，确定最初的铸造工艺。使用CATIA软件建立铸造工艺的三维模型，再利用ProCAST对铸造过程进行模拟，从模拟结果可以看出缩孔缩松缺陷主要出现在铸件的两端和中间部位。 本文通过在铸钢桥壳的两端加普通冒口和保温冒口来解决铸件法兰盘和板簧座位置的缩孔缩松缺陷，对比了模拟结果与初始方案，发现冒口有效的将缩孔缩松引到铸件的外部，铸件内部出现缺陷的可能性减少，实现了浇注系统的优化设计目的。 将铸件中间部位的酚醛树脂自硬砂芯换成退让性较好的水玻璃砂芯，铸钢桥壳中间部位的缩孔缩松明显减少。结果表明选用高导热能力和低弹性模量的芯砂是减少铸钢件缺陷、提高铸钢件质量的有效措施。 最后，本文将最终方案投入到实际生产中，将实验结果与模拟结果进行对比，发现结果相吻合，验证了最终方案的正确性。证明通过数值模拟技术完全可以达到节约成本和缩短试制周期的目的，也可为公司带来巨大的利润。 |
| 作者： | 王光宇 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 王匀 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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