本文關(guān)鍵詞：大型工程車橋殼鑄造性能仿真分析和實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 橋殼 澆注系統(tǒng) 熱裂紋 工藝優(yōu)化 數(shù)值模擬

【摘要】：該型橋殼是國(guó)內(nèi)很少涉及的大型鑄鋼件橋殼,用于支承載重卡車的主減速器、半軸和差速器等基礎(chǔ)件,因其質(zhì)量對(duì)工程車的安全運(yùn)行具有重要的影響,所以對(duì)產(chǎn)品的工藝設(shè)計(jì)和制造要求特別高。橋殼從試制到現(xiàn)在,已經(jīng)暴露出了許多問(wèn)題,例如橋殼的縮松、縮孔以及熱裂紋等鑄造缺陷。其中,橋殼腹部的縮松、縮孔缺陷尤為嚴(yán)重,缺陷發(fā)生率達(dá)到80%以上,而橋殼熱裂紋缺陷的發(fā)生率更是達(dá)到了100%。這不但影響了橋殼的質(zhì)量,而且延長(zhǎng)了生產(chǎn)周期,增加了制造成本。本文首先應(yīng)用鑄造分析軟件MAGMA,對(duì)橋殼原有澆注工藝進(jìn)行了數(shù)值模擬,通過(guò)分析橋殼在充型和凝固過(guò)程中的溫度場(chǎng)、流場(chǎng)及縮松、縮孔分布情況,提出了澆注工藝的優(yōu)化方案,即用底注式澆注工藝替換原有的中注式澆注工藝,有助于合金液在充型過(guò)程中的均勻平穩(wěn),減少合金液的氧化和飛濺,實(shí)現(xiàn)橋殼腹部的同時(shí)凝固,從而達(dá)到降低該部位縮松、縮孔缺陷發(fā)生率的目的。此外,基于橋殼的充型和凝固過(guò)程,通過(guò)耦合橋殼的應(yīng)力、應(yīng)變和溫度場(chǎng),獲得了橋殼在準(zhǔn)固相區(qū)的熱裂傾向分布圖,分析可能發(fā)生熱裂紋的部位,并根據(jù)熱裂紋產(chǎn)生的不同原因,對(duì)原有的鑄造工藝進(jìn)行優(yōu)化分析。通過(guò)增加防裂筋和冷鐵,強(qiáng)化橋殼熱裂紋發(fā)生部位的表面強(qiáng)度,加快鑄件凝固速度,提高組織致密度,從而達(dá)到降低該部位熱裂紋發(fā)生率的目的。應(yīng)用優(yōu)化后的鑄造工藝進(jìn)行橋殼的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,其結(jié)果表明:在同等條件下,使用底注式澆注系統(tǒng)能有效的控制橋殼腹部的縮松、縮孔缺陷,缺陷發(fā)生率由原來(lái)的80%降至15%左右,橋殼的質(zhì)量得到了顯著的提高;而在增加防裂筋和冷鐵后,橋殼碗口處、頸處、底部平臺(tái)處和兩端法蘭盤處的熱裂紋情況都得到了不同程度的改善,缺陷總體發(fā)生率由原來(lái)的幾乎100%降為現(xiàn)在的20%左右,且熱裂紋的尺寸縮小了,便于后期的焊補(bǔ)。橋殼的廢品率實(shí)現(xiàn)了較好的控制,產(chǎn)品生產(chǎn)效率也得到了提高。
【關(guān)鍵詞】：橋殼 澆注系統(tǒng) 熱裂紋 工藝優(yōu)化 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U466;TG24
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-19
• 1.1 課題研究背景及意義12
• 1.2 鑄造數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展情況12-16
• 1.2.1 鑄造數(shù)值模擬的研究?jī)?nèi)容12-13
• 1.2.2 鑄造數(shù)值模擬技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 鑄造數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展前景15-16
• 1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容與章節(jié)安排16-18
• 1.3.1 主要研究?jī)?nèi)容17
• 1.3.2 章節(jié)安排17-18
• 1.4 本章小結(jié)18-19
• 第2章 鑄造過(guò)程數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ)19-32
• 2.1 鑄造過(guò)程數(shù)值模擬常用的數(shù)值算法19-20
• 2.1.1 數(shù)值計(jì)算方法19
• 2.1.2 數(shù)值模擬方法19-20
• 2.2 充型過(guò)程數(shù)值模擬基礎(chǔ)理論20-22
• 2.2.1 充型過(guò)程數(shù)值模擬的方法20-21
• 2.2.2 充型過(guò)程的數(shù)學(xué)模型21-22
• 2.3 凝固過(guò)程溫度場(chǎng)數(shù)值模擬基礎(chǔ)理論22-27
• 2.3.1 凝固過(guò)程傳熱學(xué)基礎(chǔ)22-24
• 2.3.2 凝固過(guò)程結(jié)晶潛熱的處理24-25
• 2.3.3 縮松、縮孔產(chǎn)生的機(jī)理與預(yù)測(cè)判據(jù)25-27
• 2.4 凝固過(guò)程熱應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬基礎(chǔ)理論27-28
• 2.4.1 凝固過(guò)程的流變模型27
• 2.4.2 凝固過(guò)程熱應(yīng)力場(chǎng)的特點(diǎn)27-28
• 2.5 鑄鋼件凝固過(guò)程熱裂紋的預(yù)測(cè)28-31
• 2.5.1 熱裂紋產(chǎn)生的機(jī)理28-29
• 2.5.2 熱裂紋的預(yù)測(cè)判據(jù)29-31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 第3章 中注式內(nèi)澆道工藝下的數(shù)值分析與結(jié)果對(duì)比32-45
• 3.1 該型橋殼的概述32-33
• 3.2 橋殼初始鑄造工藝及缺陷分析33-36
• 3.2.1 初始鑄造工藝33-34
• 3.2.2 鑄造缺陷分析34-36
• 3.3 中注式內(nèi)澆道工藝的數(shù)值模擬36-44
• 3.3.1 澆注工藝三維建模36
• 3.3.2 數(shù)值計(jì)算參數(shù)的確定36-38
• 3.3.3 流場(chǎng)的模擬結(jié)果與分析38-40
• 3.3.4 溫度場(chǎng)的模擬結(jié)果與分析40-41
• 3.3.5 縮松、縮孔缺陷預(yù)測(cè)與結(jié)果對(duì)比41-42
• 3.3.6 熱應(yīng)力的缺陷預(yù)測(cè)與結(jié)果對(duì)比42-44
• 3.4 本章小節(jié)44-45
• 第4章 底注式內(nèi)澆道工藝下的數(shù)值分析45-54
• 4.1 橋殼澆注系統(tǒng)的優(yōu)化45-47
• 4.1.1 鑄造工藝設(shè)計(jì)方法45-46
• 4.1.2 內(nèi)澆道的設(shè)置原則46
• 4.1.3 底注式內(nèi)澆道的優(yōu)化設(shè)計(jì)46-47
• 4.2 底注式內(nèi)澆道工藝的數(shù)值模擬47-52
• 4.2.1 流場(chǎng)的模擬結(jié)果與分析47-49
• 4.2.2 溫度場(chǎng)的模擬結(jié)果與分析49-50
• 4.2.3 縮松、縮孔的模擬結(jié)果與分析50-51
• 4.2.4 熱應(yīng)力的模擬結(jié)果與分析51-52
• 4.3 底注式內(nèi)澆道工藝的生產(chǎn)驗(yàn)證52-53
• 4.4 本章小節(jié)53-54
• 第5章 底注式內(nèi)澆道工藝下的熱裂紋控制54-68
• 5.1 橋殼熱裂紋的預(yù)防和控制措施54-57
• 5.1.1 鑄鋼件熱裂紋常見的預(yù)防和控制措施54-55
• 5.1.2 防裂筋和冷鐵的設(shè)置原則55-56
• 5.1.3 澆注溫度和澆注速度的設(shè)置原則56-57
• 5.2 橋殼澆注溫度和澆注速度的優(yōu)化57-59
• 5.2.1 澆注溫度對(duì)熱應(yīng)力的影響57-58
• 5.2.2 澆注速度對(duì)熱應(yīng)力的影響58-59
• 5.3 橋殼防裂筋和冷鐵的工藝優(yōu)化59-64
• 5.3.1 橋殼防裂筋和冷鐵的布置60-61
• 5.3.2 橋殼工藝優(yōu)化后的數(shù)值模擬及結(jié)果分析61-64
• 5.4 橋殼工藝優(yōu)化后的生產(chǎn)驗(yàn)證64-65
• 5.5 本章小節(jié)65-68
• 總結(jié)與展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參與的科研項(xiàng)目73-74
• 致謝74

【相似文獻(xiàn)】

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