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《安徽理工大学》 2019年
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曲轴铸件铸造成型过程模拟及工艺研究

崔骄建  
【摘要】:传统铸造成型过程无法直接观察铸件成型过程中金属液的温度场、流场、铸件内部缺陷等。铸造数值模拟技术能够通过图像清楚显示铸件在成型过程中出现的问题,通过分析充型与凝固过程中出现的缺陷问题,预测缺陷产生的位置及原因,从而对浇注方案的进行改进,优化铸造工艺参数。本文运用数值模拟技术对车用曲轴铸造成型过程进行模拟,为曲轴的铸造成型工艺提供参考。本论文以车用曲轴为对象,选择浇注方案并设计浇注系统,以数值模拟理论为基础,利用ProCAST铸造软件模拟曲轴铸件充型与凝固过程,对其成型过程中的温度场、速度场、孤立液相区、铸造缺陷等进行分析,同时预测其缺陷产生的原因。本论文具体研究内容如下:对初步选择的立浇立冷与卧浇卧冷两种方案进行对比,结果表明,立式浇注下曲轴铸件缩松缩孔体积较大,对铸件质量有严重影响。卧浇卧冷方案下曲轴铸件凝固效果相比立式浇注凝固较好,冒口起到较好的补缩作用,曲轴铸件缩松缩孔体积减小。因此,曲轴铸件卧浇卧冷浇注方案更优。虽卧式浇注方案下曲轴铸件缩松缩孔体积有所减小,但在主轴颈处缩松缩孔体积较大,在缩松缩孔最大位置的主轴颈处增设一块冷铁,曲轴末端与冒口上方增设排气孔。改进后的方案,铸件凝固过程基本实现顺序凝固,改善了铸件质量。同时对浇注温度和浇注速度工艺参数做进一步研究,结果表明,随着浇注温度的升高,曲轴铸件的充型时间并未显著减少,铸件质量有所改善,浇注温度为1380℃~1400℃较为合适;随着浇注速度的升高,铸件的固相分数先减小后增大,缩松缩孔体积先减少后增大,最佳的浇注速度为6kG/s。本文基于离散元素法分析软件模拟了多维振动条件下曲轴铸件的充型过程,研究不同振动参数对铸件充型能力的影响,同时设计正交试验研究不同振动参数的敏感度。结果表明,各因素对铸件充型距离的敏感程度由大到小依次为频率、自由度、振幅。最后,利用相似模拟实验验证离散元模拟多维振动充型结果的正确性,结果表明,基于离散元模拟的多维振动充型有一定的准确性。图[38]表[19]参[63]
【学位授予单位】:安徽理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TG24;U466

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【参考文献】
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