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炉头金属型铸造生产系统的研究与改进

范昌健  
【摘要】:铸造技术是机械制造行业重要的基础工艺,是国民经济可持续发展的主体技术之一。随着全球经济一体化进程的加快和环保事业的推进,我国铸造业传统生产系统的技术改造势在必行。 本文以金属型铸造炉头为研究对象,在全面分析炉头金属型铸造生产系统的基础上,找出了目前生产中所存在的主要问题,提出了总体改进方案。针对目前加热设备陈旧、能耗大、热效率低、环境污染大而且其燃烧温度不能控制以及炉头铸件金属型重力铸造模具在浇注过程中存在热疲劳失效、使用寿命短的两大关键问题展开研究。鉴于以上问题本文开展了以下工作: 分析了各种锻前加热方法的特点,对各种加热方式的优劣进行对比,提出加热方案。在对比现有各式加热炉特性的基础上,选定加热炉类型。根据实际生产需求,对加热炉的总体进行设计,其中包括:输送结构、炉膛结构设计、炉膛材料的选定、功率的确定等。 利用三维实体造型软件Pro/E对炉头及其铸造模具进行三维建模,采用专业铸造模拟软件ProCAST对炉头的浇注、凝固过程进行数值模拟,分析了模具温度场和应力场。分析结果显示模具热应力最大区域与现实模具常发生热疲劳破坏位置基本一致,验证了数值模拟的准确性。 在模具温度场和应力场模拟的基础上,分析了炉头铸造金属型寿命低的原因。在不同浇注温度、模具预热温度、浇注速度、模具材料的条件下,对模具的温度场和应力场进行数值模拟,得出上述各因素对模拟结果的影响规律。以此为基础,提出改进方案,改进后的铸模在工作过程中的应力明显减小,使用寿命显著提高。


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