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消失模铸造技术是一种近净成型技术,可显著减少生产工序,降低生产成本,具有良好的发展前景。目前消失模铸造工艺并不成熟,因而需要采用数值模拟技术对消失模铸造成型模拟,并进行工艺辅助设计。目前大多数公司以ProCAST软件作为消失模铸造模拟软件。然而使用ProCAST软件模拟铸铁件消失模铸造成型过程时,缩孔分布模拟结果与实际情况不符;另一方面消失模铸造多采用经验设计法设计费时费力;此外目前关于晶粒生长方面的研究还不能有效控制铸件的性能。本文结合科技部国际合作专项(编号:2012DFG70640),对铸铁件消失模铸造成型过程模拟技术及工艺设计进行了研究,研究成果如下:通过炉前分析方法并结合JMatPro软件,得到了灰铸铁在凝固过程的材料密度变化曲线,实现了铸铁件消失模铸造充型与凝固在一个计算模型中完成,准确预测了铸件的缩孔位置。用上述方法对板状零件和叉状零件进行数值模拟,对比板状零件模拟和实验结果,表明充型模拟过程中的充型时间、充型形态、气隙等结果和实验记录的结果吻合;叉状零件成型过程在一个计算模型中完成,模拟结果表明模拟与试制的缩孔结果吻合,可以预测铸件缩孔可能出现的位置,为工艺设计打下了基础。本文提出了一种消失模铸造工艺设计中浇冒结合的设计方法。工艺设计阶段对轴承座进行凝固分析,得出了铸件各部分的模数后,使用截面比设计法、均衡凝固设计法来定量化设计浇冒口系统的尺寸。研究表明该铸件应采用底注式浇注系统为宜,对铸件中部区域采用浇冒系统处理热节,提取凝固模拟结果中热节处的平均模数和金属液体积,即可对浇冒口系统的尺寸进行定量化设计;充型结果表明浇注节奏应为“先慢后快再慢”;凝固结果表明浇冒口液态补缩明显,石墨化膨胀压力没有损失,铸造工艺设计良好。将该铸造工艺参数应用于生产,生产的灰铸铁轴承座质量良好,满足使用要求。本文采用连续形核模型和KGT模型模拟晶粒形核和生长。由合金的基本属性通过KGT模型算出α、β参数后,即可通过抽取灰铁件消失模铸造成型模拟中的温度场结果,对金属凝固时晶粒生长进行模拟。对某升降机底架细杆部位进行微观模拟,模拟结果表明外部为激冷细晶区,在凝固过程中L角位置最易形核。实验与模拟对比表明使用数值模拟的方法对灰铁件消失模铸造过程的晶粒生长进行预测具有可行性,为课题组之后的研究做了准备。