QT450-10過(guò)橋箱鑄造工藝數(shù)值模擬及其優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、過(guò)橋箱是重型汽車上安裝輪間差速器的部件,與主減速器殼體相連接,在汽車行駛過(guò)程中會(huì)受到很大的沖擊和振動(dòng)。本文的主要目的是對(duì)砂型鑄造球墨鑄鐵過(guò)橋箱的鑄造工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究,采用鑄造模擬軟件對(duì)過(guò)橋箱的鑄造充型和凝固過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬,分析可能產(chǎn)生的鑄造缺陷類型及其形成原因,進(jìn)而對(duì)過(guò)橋箱的鑄造工藝進(jìn)行優(yōu)化,以消除鑄造缺陷,提高產(chǎn)品質(zhì)量。
　　根據(jù)過(guò)橋箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及性能要求,設(shè)計(jì)出過(guò)橋箱的頂注式初始鑄造工藝方案,采用華鑄CAE軟件對(duì)初始方案的

2、充型和凝固過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)頂注式方案的鐵液充型不平穩(wěn),易發(fā)生卷氣、夾雜現(xiàn)象,而且由于過(guò)橋箱的主體薄壁處首先凝固,導(dǎo)致過(guò)橋箱的法蘭和底部厚壁處需要使用不同的冒口進(jìn)行補(bǔ)縮,造成鑄件的工藝出品率低下,而且補(bǔ)縮效果不好。凝固結(jié)束時(shí)過(guò)橋箱的法蘭和大軸承孔處形成了較嚴(yán)重的縮孔和縮松缺陷,體積為4.42cc。
　　從加強(qiáng)補(bǔ)縮和改善鑄件的剩余液相分布兩個(gè)方面對(duì)過(guò)橋箱的頂注式初始鑄造工藝方案進(jìn)行優(yōu)化,在法蘭上遠(yuǎn)離補(bǔ)縮系統(tǒng)處增設(shè)暗冒口,在暗冒口

3、上設(shè)置出氣孔,以加強(qiáng)法蘭處的補(bǔ)縮,并排出鐵液因紊流而卷入的氣體。在過(guò)橋箱的大軸承孔和大凸臺(tái)處放置冷鐵,加快底部厚壁處鐵液的凝固速度。改變明冒口的冒口頸截面形狀和面積,發(fā)現(xiàn)適當(dāng)增大冒口頸截面積可以增強(qiáng)冒口的補(bǔ)縮能力,而且寬扁狀的冒口頸截面形狀更有利于補(bǔ)縮。最佳的冒口頸截面尺寸使鑄件上的縮孔、縮松體積減小為1.41cc。
　　由于頂注式方案不能完全消除縮孔、縮松缺陷,本文設(shè)計(jì)出過(guò)橋箱的底注式鑄造工藝的初始方案。從底注式初始方案的充型模

4、擬結(jié)果中發(fā)現(xiàn)鐵液的充型過(guò)程快速平穩(wěn),從凝固模擬結(jié)果中發(fā)現(xiàn)鑄件上形成了自下而上的凝固順序,但是由于冒口補(bǔ)縮時(shí)間過(guò)短,使鑄件上形成了體積較大的獨(dú)立液相區(qū),導(dǎo)致凝固結(jié)束后產(chǎn)生縮孔缺陷,體積為2.43cc。從改變冒口參數(shù)的方面對(duì)初始方案進(jìn)行優(yōu)化,發(fā)現(xiàn)冒口的高度過(guò)大時(shí),不僅不能使冒口起到很好的補(bǔ)縮作用,反而會(huì)在冒口凝固時(shí)反吸鑄件內(nèi)的鐵液,造成縮孔、縮松體積的增大。最佳的冒口參數(shù)使過(guò)橋箱鑄件上的縮孔、縮松缺陷全部被消除。
　　本文通過(guò)數(shù)值模擬