提高金屬型鑄造Φ120球鐵磨球工藝出品率的數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文對(duì)球墨鑄鐵件的凝固過程數(shù)值模擬軟件進(jìn)行了研究與開發(fā),整套模擬軟件由前處理網(wǎng)格自動(dòng)剖分程序、球鐵件模擬計(jì)算程序和后處理計(jì)算結(jié)果顯示程序三部分組成。前處理程序利用三維造型軟件提供的圖形數(shù)據(jù)接口STL格式文件,開發(fā)出了基于STL實(shí)體模型的網(wǎng)格自動(dòng)剖分程序;模擬計(jì)算程序采用有限差分的方法,充分考慮材料、邊界條件和熱物性參數(shù)的非線性特征對(duì)凝固溫度場進(jìn)行計(jì)算;后處理程序中,利用 Windows提供的圖形功能,實(shí)現(xiàn)了鑄件三維網(wǎng)格剖分圖形的顯示,鑄

2、件的凝固動(dòng)態(tài)顯示和溫度場的顯示,并具有剖視、旋轉(zhuǎn)及縮放等圖形功能,使模擬的結(jié)果直觀化、形象化。
　　通過澆鑄法,對(duì)金屬型鑄造Φ120球墨鑄鐵磨球工藝中鑄件鑄型界面?zhèn)鳠嵯禂?shù)進(jìn)行了測定。利用熱傳導(dǎo)反算法中的Beck非線性估算法,研究確定了鑄造凝固過程鑄件鑄型界面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的變化規(guī)律。通過研究和確定界面?zhèn)鳠嵯禂?shù),可以提高溫度場數(shù)值模擬精度,進(jìn)而提高鑄造缺陷判斷的精確度。
　　將所開發(fā)的模擬軟件應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的金屬型鑄造Φ120球墨鑄

3、鐵磨球工藝數(shù)值模擬中,通過計(jì)算溫度與試驗(yàn)溫度的比較確定了軟件是可靠的、有效的、具有一定的實(shí)用價(jià)值。結(jié)合開發(fā)的溫度場模擬軟件,對(duì)現(xiàn)有的鑄造工藝進(jìn)行優(yōu)化,其中優(yōu)化方案一通過縮小直澆道和模芯尺寸的方法使得磨球的工藝出品率有所提高。優(yōu)化方案二在優(yōu)化方案一的基礎(chǔ)上通過設(shè)計(jì)圓臺(tái)狀直澆道的方法將磨球的出品率提高了2.8％。優(yōu)化方案三作為一個(gè)探索性試驗(yàn),通過將澆道設(shè)計(jì)為球狀的方法將澆鑄系統(tǒng)由一模四球改為一模五球,模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果均顯示一模五球方案中第