永冠杯 铸造工艺设计大赛 参赛作品 - 图文(3)

“永冠杯”第二届中国大学生铸造工艺设计大赛

6模拟与优化

在得出正放、倒放两种方案后，难以对其取舍，用procast软件模拟球铁件的充型凝固过程，分析铸件质量，选择合适方案。

6.1Procast主要参数设定

对实体网格划分后，进行边界条件与参数设置。为更接近球铁的模拟效果，我们经过多次修改试验，选择较成功的数据。重要参数如表4.1所示。

表4.1 procast 主要参数设定

材料赋值 传热系数 树脂砂

金属浇注浇注速度 重力加速度 温度 铸件与砂型之1350℃ 间500W/m2/K 1.1m/s 9.8m/s2 HEAT AIR-cooling

6.2整体思路

用 procast模拟对两种方案的成形结果预测。采用控制变量法，对正放、反放两种方案不加冒口模拟，分别对其表面质量、内部缺陷进行比较，结合实际手工砂型工艺特点，选择一个可行性较高的方案。再加冒口改进，加冷铁进一步优化铸件质量，做到工艺最简洁，效益最高。具体思路如图 4.1 所示

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A、B两组方案 1. 无冒口，暴露缺陷位置 两组方案分别无2. 为方案优冒口模拟 化铺垫 评价标准 2. 表面质量 3. 内部缩孔 选择合适的方案 方案进一步优化 得出较合理方案 图6.1 模拟优化思路

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解释理论分析

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6.3模拟结果及分析

6.3.1表面状况

铸件冷却到450℃左右时的表面质量情况。

、

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图6.2方案A 正放铸件表面凹陷

图6.3方案B 反放铸件表面缺陷

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从表面质量来看，正反放两种浇注方式铸件上表面局部区域有少量凹陷，说明球铁铸件虽有共晶膨胀，但该件还不能完全自补。在实际生产中调研，球铁件的无冒口工艺要求较高，对冶金质量，铸件结构都有一定要求。故该件仍需补缩措施。

6.3.2内部缩松情况

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图6.4 方案A正放缺陷

图6.5 方案B反放缺陷

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从内部质量来看，两种方式都没有较大缩松缩孔，部分热节处有少量缩孔。铸件下部分液态收缩可由上部提供铁液，故下部分内部质量较好。故正放凸耳位置较高，有一定缩孔。但凸耳处散热条件较好，凝固早，缺陷影响不大。

通过以上分析看出，由于球铁的膨胀效果，两种方案铸件质量相差不大，而A方案浇注位置正放的工艺要简单，故我们选择正放浇注。

6.4加冒口模拟

选择正放浇注方式后，正放铸件缺陷需通过冒口补缩完成。加冒口后的模拟结果显示，铸件表面质量与内部缺陷问题均有改善，如图4.5、图4.6所示。

图 6.7 加冒口后内部质量

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图 6.6 加冒口后表面无缺陷

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