軋機(jī)機(jī)架水玻璃砂型鑄造過程數(shù)值模擬研究.pdf

1、大型鑄鋼件的鑄造過程是一個(gè)復(fù)雜的高溫動(dòng)態(tài)凝固過程。由于大型鑄件具有斷面尺寸大、凝固時(shí)間長(zhǎng)及收縮嚴(yán)重等特點(diǎn),在其鑄造成形過程中容易形成縮孔疏松、裂紋和應(yīng)力變形等缺陷。鑄造過程的數(shù)值模擬技術(shù)是鑄造學(xué)科的前沿領(lǐng)域,運(yùn)用它對(duì)鑄造過程進(jìn)行模擬,能夠預(yù)測(cè)鑄造缺陷、優(yōu)化工藝參數(shù),從而降低生產(chǎn)成本。本文中結(jié)合某大型軋機(jī)鑄鋼機(jī)架的水玻璃砂型鑄造工藝方案,運(yùn)用數(shù)值模擬方法對(duì)鑄件的凝固冷卻過程進(jìn)行分析,并對(duì)缺陷進(jìn)行預(yù)測(cè),為鑄造生產(chǎn)工藝的制訂提供可靠依據(jù)。

2、r>　　 1、概述了鑄造過程數(shù)值模擬技術(shù)的研究?jī)?nèi)容、國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀以及仿真用材料熱物性參數(shù)的研究現(xiàn)狀。分析了數(shù)值模擬的計(jì)算方法;介紹了鑄件縮孔疏松缺陷的形成機(jī)理及預(yù)測(cè)判據(jù);總結(jié)了鑄件凝固過程中溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)的有限元理論以及材料熱物性參數(shù)的測(cè)定方法。
　　 2、制訂了用于測(cè)定水玻璃石英砂型熱物性參數(shù)的試驗(yàn)方案,運(yùn)用自制的試驗(yàn)裝置測(cè)定了砂型中的溫度場(chǎng)分布。利用熱物性參數(shù)的反算法,對(duì)實(shí)際生產(chǎn)用砂型的熱物性參數(shù)—熱導(dǎo)率和比熱容進(jìn)行了

3、計(jì)算,得到可用于數(shù)值模擬的熱物性參數(shù)數(shù)據(jù)。同時(shí)對(duì)傳熱過程中鑄件—鑄型的界面換熱系數(shù)進(jìn)行了確定,得到的換熱系數(shù)值可用于溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬。
　　 3、根據(jù)某大型軋機(jī)鑄鋼機(jī)架的水玻璃砂型鑄造工藝方案,對(duì)鑄造中的冒口、冷鐵等進(jìn)行了設(shè)計(jì),建立了數(shù)值模擬的三維有限元模型。運(yùn)用ProCAST軟件,對(duì)機(jī)架的凝固過程的溫度場(chǎng)進(jìn)行了分析,預(yù)測(cè)了可能產(chǎn)生縮孔疏松的位置;分析了凝固冷卻過程中的熱應(yīng)力和殘余應(yīng)力分布規(guī)律,討論了機(jī)架的變形情況,對(duì)可能產(chǎn)生裂