疏浚泥泵泵體砂型鑄造數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化.pdf

1、泥泵泵體作為泥泵的核心過流部件，其鑄造質(zhì)量的好壞直接影響泥泵的使用壽命和挖泥船的整體工作效率。國產(chǎn)泵殼與進(jìn)口泵殼相比還有諸多不足，如耐磨性較差、氣蝕顯著、尺寸精度低、更換和維修頻繁等。如何顯著提升泥泵泵體的鑄造質(zhì)量以增加其使用壽命，已成為國內(nèi)疏浚行業(yè)急需解決的核心技術(shù)難題之一。因此，運(yùn)用數(shù)值模擬軟件進(jìn)行鑄造過程計算，優(yōu)化工藝，消除缺陷，提升泥泵泵體的鑄造質(zhì)量就顯得至關(guān)重要。
　　根據(jù)鑄造工藝學(xué)的基本理論，對鑄件泥泵泵體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了

2、鑄造工藝性分析。參考分析結(jié)果提出了底注式和階梯式兩套澆注系統(tǒng)，并計算了泥泵泵體澆注時間及速度，確定了兩套工藝方案中各澆道的尺寸，完成了泥泵泵體的澆注系統(tǒng)設(shè)計。
　　運(yùn)用軟件 CREO完成了泥泵泵體的造型設(shè)計，運(yùn)用軟件 GeoMESH和MeshCAST完成了有限元網(wǎng)格的劃分，運(yùn)用軟件ProCAST對泥泵泵體的兩種澆注方案進(jìn)行了充填過程模擬計算。對比兩套工藝方案的模擬結(jié)果得知，底注式方案的充填過程溫度梯度分布無序、金屬液溫度下降較大，

3、易造成氧化、縮孔缺陷，而階梯式方案充型時能提供一個較好的溫度梯度分布，并且金屬液溫度降低較小。因此，最終確定的鑄件泥泵泵體澆注系統(tǒng)采用階梯式方案。
　　對鑄件泥泵泵體的補(bǔ)縮系統(tǒng)及激冷系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計，運(yùn)用軟件ProCAST對泥泵泵體凝固過程進(jìn)行了溫度場及應(yīng)力場的模擬，預(yù)測了鑄造過程中泥泵泵體缺陷的分布，分析了缺陷產(chǎn)生的原因，并對補(bǔ)縮系統(tǒng)及激冷系統(tǒng)設(shè)計的合理性進(jìn)行了全面的判斷。分析模擬結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于設(shè)計的補(bǔ)縮系統(tǒng)中冒口補(bǔ)縮距離不足、補(bǔ)

4、縮效率不高且激冷系統(tǒng)中的冷鐵設(shè)置不合理，鑄件在凝固時各部位溫度分布無序，形成了多處孤立的液相區(qū)，導(dǎo)致凝固過程出現(xiàn)了縮松、縮孔缺陷；分析了應(yīng)力場模擬中凝固時泥泵泵體的等效應(yīng)力、變形量以及熱裂的分布，發(fā)現(xiàn)由于鑄件法蘭與泵管壁厚不同，凝固時有溫度差，在法蘭處存在較大變形。
　　根據(jù)模擬的分析結(jié)果，提出了優(yōu)化的工藝方案，在原方案的基礎(chǔ)上調(diào)整了內(nèi)澆道的設(shè)計，添加了冷鐵、補(bǔ)貼，改用保溫冒口同時灑保溫劑。運(yùn)用 ProCAST對優(yōu)化后的工藝方案再