噴淋泵蝸殼體是核電站關鍵核二級泵(安全殼噴淋泵)的重要組成零件之一,直接或間接地涉及到核安全。因此對該鑄件提出更高的質量要求,不允許出現(xiàn)縮孔縮松等缺陷。鑄件材料為國內(nèi)牌號ZG06Cr13Ni4Mo鋼,屬于鑄造低碳馬氏體不銹鋼,具有相變過程復雜的特點。另外,鑄件形狀結構復雜、尺寸較大、壁厚差不均勻,這些都會給鑄件成形過程帶來極大的困難,容易使鑄件產(chǎn)生缺陷,降低鑄件的質量,給企業(yè)帶來經(jīng)濟損失。本課題的研究結合工廠實際生產(chǎn)需要,主要解決企業(yè)在實際生產(chǎn)時遇到產(chǎn)品有縮孔縮松缺陷的問題。論文中詳細介紹了工廠的原工藝,并運用AnyCasting軟件對原工藝進行數(shù)值模擬分析,預測鑄件可能出現(xiàn)的缺陷,并與工廠試制情況對比分析,獲得缺陷成因。提出工藝改進措施:鑄件頂部明冒口改為保溫發(fā)熱冒口,鑄件中間增設保溫暗冒口;優(yōu)化澆注系統(tǒng),改進內(nèi)澆道和橫澆道的尺寸、數(shù)量和位置;鑄件底部凸起處和中間大壁厚交接處增設外冷鐵;利用正交試驗設計優(yōu)化澆注溫度、澆注時間和砂型預熱溫度重要工藝參數(shù),得到最優(yōu)工藝參數(shù)組合;借助正交試驗和JMatPro軟件優(yōu)化ZG06Cr13Ni4Mo鋼材料化學成分。對工藝優(yōu)化方案進行數(shù)值模擬分析和實際生產(chǎn)驗證,試制的鑄件質量能夠滿足客戶的要求。采用CAFE法數(shù)值計算,研究了澆注溫度對ZG06Cr13Ni4Mo鋼微觀組織形成的影響,得到其直接影響了形核速度和生長速度的結果。本課題成功地解決了企業(yè)實際生產(chǎn)噴淋泵蝸殼體鑄件過程中存在縮孔縮松等缺陷的難題,幫助企業(yè)完成工藝優(yōu)化,為以后生產(chǎn)同類鑄件提供寶貴經(jīng)驗。初步進行了ZG06Cr13Ni4Mo鋼微觀組織數(shù)值模擬研究,為后續(xù)深入研究打下一定的理論基礎。
【學位單位】：貴州大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2015
【中圖分類】：TM623.8;TG26
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 馬氏體不銹鋼
        1.1.1 馬氏體不銹鋼的發(fā)展歷程
        1.1.2 鑄造低碳馬氏體不銹鋼的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
    1.2 砂型鑄造技術簡介
    1.3 本課題研究的主要內(nèi)容
        1.3.1 課題簡介
        1.3.2 研究目的及意義
        1.3.3 主要研究內(nèi)容
        1.3.4 本課題擬解決的關鍵問題
    1.4 本章小結
第二章 數(shù)值算法及應用軟件
    2.1 有限差分法
        2.1.1 差分原理
        2.1.2 逼近誤差和差商精度
        2.1.3 差分方程的構造方法
    2.2 AnyCasting簡介
        2.2.1 AnyCasting主要模塊
        2.2.2 AnyCasting特點及適用范圍
        2.2.3 鑄鋼件縮孔縮松預測
        2.2.4 AnyCasting模擬流程
    2.3 本章小結
第三章 噴淋泵蝸殼體鑄件簡介
    3.1 安全殼噴淋系統(tǒng)
    3.2 蝸殼體鑄件
        3.2.1 簡介
        3.2.2 材料性能
    3.3 鑄件原工藝
        3.3.1 設計依據(jù)
        3.3.2 原工藝
    3.4 本章小結
第四章 噴淋泵蝸殼體鑄件鑄造過程數(shù)值模擬與分析
    4.1 前處理
        4.1.1 導入實體模型
        4.1.2 網(wǎng)格劃分
        4.1.3 參數(shù)設置
    4.2 充型過程數(shù)值模擬與分析
    4.3 溫度場的數(shù)值模擬與分析
    4.4 凝固過程數(shù)值模擬與分析
    4.5 本章小結
第五章 鑄造工藝方案優(yōu)化
    5.1 鑄造工藝改進
        5.1.1 冒口改進
        5.1.2 澆注系統(tǒng)改進
        5.1.3 外冷鐵改進
    5.2 鑄造工藝參數(shù)優(yōu)化
    5.3 鑄件材料化學成分優(yōu)化
    5.4 工藝方案優(yōu)化后的數(shù)值模擬與分析
        5.4.1 前處理
        5.4.2 充型過程分析
        5.4.3 凝固過程分析
    5.5 實際生產(chǎn)驗證
    5.6 本章小結
第六章 ZG06Cr13Ni4Mo鋼微觀組織數(shù)值模擬
    6.1 ZG06Cr13Ni4Mo鋼相變過程分析
    6.2 CAFE數(shù)學物理模型
        6.2.1 宏觀傳熱模型
        6.2.2 溶質擴散模型
        6.2.3 非均勻形核模型
        6.2.4 晶體生長模型
        6.2.5 CA與FE耦合計算
        6.2.6 CAFE模型計算方法
    6.3 CAFE模型參數(shù)計算
        6.3.1 材料熱物性參數(shù)計算
        6.3.2 枝晶生長參數(shù)計算
    6.4 微觀組織數(shù)值計算過程
    6.5 微觀組織模擬結果
    6.6 本章小結
第七章 總結與展望
    7.1 總結
    7.2 展望
致謝
參考文獻
附錄：在校期間發(fā)表的學術論文與研究成果

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本文編號：2836850