【正文】 力場的動(dòng)態(tài)顯示。 第五章 鑄件工藝數(shù)值模擬結(jié)果及分析 － 26－ 第五章 鑄件工藝數(shù)值模擬結(jié)果及分析 充型過程 鑄造過程的充型過程，是高溫液態(tài)金屬在高壓下高速充填結(jié)構(gòu)復(fù)雜、斷面狹窄的金屬型腔的過程。 出爐溫度和澆注溫度的確定 對(duì)于金屬液的溫度而言，溫度的提高有利于提高流到性、獲得健全的鑄件，降低廢品率。這類鋼的最終熱處理一般是淬火加回火，使鋼具有較高的強(qiáng)度和硬度，同時(shí)又有一定的韌性。 隨著淬火溫度的提高，馬氏體的強(qiáng)度有所提高，延伸值稍有下降，而回火溫度提高則使其強(qiáng)度下降，延伸提高；回火時(shí)間的增加使強(qiáng)度下降較多，延伸顯著提高。金屬爐料的實(shí)際使用情況如下表： 使用時(shí)間 金屬爐料名稱 碳含量（ %） 1Cr14Ni5Mo 返回鋼 本鋼和類似本鋼返回料 高碳鉻鐵 鎳板 鉬板 純鐵 硅鐵 ≤ ＜ 8 ＜ ＜ ＜ 金屬鉻 金屬鉬 鎳球 硅鉻合金 ＜ 注： 采用堿性電弧爐返回法冶煉； 成分含量和配料比例皆指質(zhì)量分?jǐn)?shù) 第四章 鑄鋼的熔煉 － 24－ 鑄鋼的精煉 由于爐料和合金鑄鋼液在镕煉、轉(zhuǎn)送 、澆注過程中吸收了氣體，產(chǎn)生了夾雜物，使合金液的純度降低，流動(dòng)性變差，澆注后會(huì)使鑄件 (鑄錠 )產(chǎn)生多種鑄造缺陷，影響其力學(xué)和加工工藝性能．以及抗腐蝕件能、氣密性能、陽極氧化性能及外觀質(zhì)量，故必須在澆注前，對(duì)其作精煉、凈化處理，目的是排除這些氣體和夾雜物，提高鑄鋼液的純凈度 [8]。通常，配碳在 %左右為宜，能保證去碳、沸騰排出氣體和夾雜，且有利于鉻的回收。 在本次設(shè)計(jì)中熔煉采用堿性電弧爐返回法冶煉。該合金具有很高的力學(xué)性能和很好的鑄造性能相結(jié)合，即很高的強(qiáng)度、抗磨耐蝕性、好的韌度和很好的流動(dòng)性、氣密性和抗熱裂性，能鑄造復(fù)雜形狀的高強(qiáng) 度鑄件。在圖中， 9是定位銷， 10是定位銷套， 11是墊圈， 12是六角螺母。定位銷選擇在模樣高度較低的位置，并盡量使兩定位銷的距離遠(yuǎn)一些。 圖 39 定位銷結(jié)構(gòu) 圖 310 導(dǎo)向銷結(jié)構(gòu) （ 4） 確定模底板的翻轉(zhuǎn)及搬運(yùn)結(jié)構(gòu)：模底板翻轉(zhuǎn)軸的材料為 45鋼，采用整鑄的方式與模底板連接 在一起，其詳細(xì)結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 3圖 311所示。 圖 38 加強(qiáng)筋的布局及尺寸 (3) 確定模底板與砂箱的定位裝置：模底板與砂箱采用定位銷定位，定位銷尺寸、表面粗糙度及結(jié)構(gòu)如圖 39 所示。 模板的設(shè)計(jì)步驟如下所述： (1) 確 定 模 板的 尺寸 ： 根據(jù) 砂箱 輪 廓尺 寸確 定 模板 外輪 廓 尺寸 為18701870140mm。通常模底板的工作面形成鑄型的分型面，鑄件模樣、芯頭模樣和澆冒口模樣形成鑄件的外輪廓、芯頭座及澆冒口系統(tǒng)的型腔。 圖 34 砂箱壁排氣孔的布置 (5) 確定砂箱的翻箱及搬運(yùn)結(jié)構(gòu)：砂箱翻轉(zhuǎn)軸的材料為 45鋼，采用整鑄的方式與砂箱連接在一起，其詳細(xì)結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 31 和圖 35 所示。根據(jù)砂箱尺寸和模樣輪廓，設(shè)計(jì)出砂箱箱帶的具體結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 31，圖 33 所示。由于砂箱尺寸較大，砂箱壁要設(shè)計(jì)出內(nèi)凸緣，以防止造型完后搬運(yùn)砂箱及翻箱時(shí)發(fā)生砂型塌落。 (1) 根據(jù)模樣輪廓尺寸及選取的一定的吃砂量（側(cè)壁吃砂量取 100mm，底部吃砂量取 130mm），砂箱內(nèi)廓的尺寸確定為 Ф1710mm?？紤]到該鑄件較高的尺寸精度和表面質(zhì)量，木模選用一級(jí)模。因?yàn)殍T件和砂芯整體輪廓不復(fù)雜，可以將模樣做成整體模的結(jié)構(gòu)形式。 第三章 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì) － 16－ 第三章 鑄造工藝裝備設(shè)計(jì) 鑄造工藝裝備是造型、造芯及合箱過程中所使用的模具和裝置的總稱。 圖 27 保溫環(huán)形暗冒口及外 冷鐵位置和尺寸圖 28 保溫環(huán)形暗冒口及外冷鐵的 UG 三維圖 出氣孔的設(shè)置 出氣孔是型腔出氣冒口、砂型和砂芯排氣通道的總稱，分明、暗兩種。 我們采用的是保溫冒口，保溫套厚度在 40mm左右，其補(bǔ)縮率在 25%~45%。所以可以使環(huán)形冒口晚于鑄件凝固，達(dá)到補(bǔ)縮鑄件的目的。通過查工藝手冊，確定外冷鐵的尺寸為： 300mm80mm50mm，共 8 塊均勻的臥置在外圓的側(cè)壁上。 第二章 上冠鑄件的鑄造工藝設(shè)計(jì) － 13－ 圖 26 模數(shù)計(jì)算 （ 1）冷鐵的設(shè)計(jì) 在這里，我們完全應(yīng)用模數(shù)法，按科學(xué)的設(shè)計(jì)公式使之形成一定的模數(shù)梯度，從而達(dá)到有效控制順序凝固的目的。這些外冷鐵不僅可以防止鑄件產(chǎn)生縮孔和縮松，裂紋和變形，而且可以細(xì)化組織，提高鑄件表面硬度和耐磨性。；橫澆道 Ф80mm， A橫 =178。 ΣA控 =178。 確定了澆包孔的直徑和數(shù)量，便確定了控流截面積 ∑A控 。 第二章 上冠鑄件的鑄造工藝設(shè)計(jì) － 11－ 圖 24 澆注系統(tǒng)位置 圖 25 澆注系統(tǒng)三維圖 綜之，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)為開放式頂注澆注系統(tǒng)，使用這種澆注系統(tǒng)金屬液進(jìn)入型腔時(shí)流速小，充型平穩(wěn)，為了更好的撇渣， 在澆口杯處安放陶瓷制成的厚為 20mm的過濾網(wǎng)片，網(wǎng)孔 直徑為 6mm，提高了金屬液的質(zhì)量。 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 澆注系統(tǒng)是鑄型中液態(tài)金屬流入型腔的通道的總稱。 (4) 起模斜度的確定。所謂鑄造收縮率是指鑄件從線收縮開始溫度（從液相中析出枝晶搭成的骨架開始具有固態(tài)性質(zhì)時(shí)的溫度）冷卻到室溫時(shí)的相對(duì)線收縮量。 上冠鑄件表面需要進(jìn)行加工，因此要預(yù)留加工余量。 第二章 上冠鑄件的鑄造工藝設(shè)計(jì) － 9－ 圖 23 砂芯結(jié)構(gòu)、尺寸 上冠鑄件的工藝參數(shù) (1) 鑄件尺寸精度的確定。該砂芯設(shè)計(jì)的總的原則是：使造芯到下芯的整個(gè)過程方便，鑄件內(nèi)腔尺寸精確，不致造成氣孔等缺陷，使芯盒結(jié)構(gòu)簡單。芯頭是指伸出鑄件以外不與金屬接觸的砂芯部分。 方案三 : 優(yōu)點(diǎn)： 減小了砂箱尺寸； 有利于下芯。 方案一： 優(yōu)點(diǎn)： 有利于順序凝固和沖型； 有利于鑄件的補(bǔ)縮。分型面通常選在鑄件最大截面上。 （ 3）分型面應(yīng)盡量選用平面。我們在選擇分型面時(shí)遵循的原則如下所述： （ 1）應(yīng)使鑄件全部或大部分置于同一半型內(nèi)。 鑄件各面均需加工，其中外側(cè)弧面為精加工。所以要在上冠件壁厚處安放暗冒口，進(jìn)行 補(bǔ)縮，在外輪廓熱節(jié)圓處安放冷鐵， 這樣可以很好地補(bǔ)松補(bǔ)縮，提高鑄件的工藝出品率和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也可以提高鑄件的致密度和鑄件質(zhì)量。因此，本上冠鑄件在生產(chǎn)之前，首先應(yīng)進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì)，使鑄件的整個(gè)工藝過程都能實(shí)現(xiàn)科學(xué)操作 ，才能有效地控制鑄件的形成過程，達(dá)到優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的效果。 anyPOST 作為 AnyCasting 的后處理器，可以通過讀取 anySOLVER 中生成的網(wǎng)格數(shù)據(jù)和結(jié)果文件在屏幕上輸出圖形結(jié)果。另外，它還提供每種材料的傳熱系數(shù)，提高了程序的方便性。您可以輕松地修改網(wǎng)格信息而不改變幾何模型。 AnyPRE 作為 AnyCasting 的前處理程序， AnyPRE 可以實(shí)現(xiàn) CAD 模型的導(dǎo)入，有限差分網(wǎng)格的劃分，模擬條件的設(shè)置，并調(diào)用 AnySOLVER 進(jìn)行求解。 Anycasting軟件 AnyCasting 是韓國 AnyCasting 公司自主研發(fā)的新一代基于 Windows操作平臺(tái)的高級(jí)鑄造模擬軟件系統(tǒng)。 該軟件不僅具有強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型、虛擬裝配和生成工程圖等設(shè)計(jì)功能，而且在設(shè)計(jì)過程中可進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力學(xué)分析和仿真模擬，從而提高了設(shè)計(jì)的可靠性。裝配模塊可以對(duì)裝配體進(jìn)行虛擬裝配，具有很強(qiáng)的仿真性，提高了授課質(zhì)量和效率。 CAD 模塊由許多獨(dú)立功能的子模塊構(gòu)成，建模模塊、制圖模塊、裝配模塊就是引入到機(jī)械制圖教學(xué)當(dāng)中的模塊。 80 年代后期引進(jìn)我國以來，已廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、通用機(jī)械、模具等領(lǐng)域。國 內(nèi)有關(guān)高等院校、科研院所和重點(diǎn)鑄造企業(yè)經(jīng)過 20 多年的努力，取得了積極的成果先后開展了計(jì)算機(jī)工藝輔助設(shè)計(jì)、成分和力學(xué)性能輔助設(shè)計(jì)，鑄造合金凝固過程及溫度場數(shù)值模擬、鑄件充型過程的數(shù)值模擬，鑄造過程、鑄造合金品質(zhì)和鑄件品質(zhì)以及鑄造設(shè)備的檢測與控制，鑄造數(shù)據(jù)庫、管理、計(jì)算機(jī)識(shí)圖、機(jī)械手和機(jī)器人的應(yīng)用等，并在生產(chǎn)中得到運(yùn)用，應(yīng)用范圍越來越廣，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)理論定量指導(dǎo)工藝過程的目標(biāo)。廣泛應(yīng)用于有高強(qiáng)度要求的工件。當(dāng)鋼中第一章 引言 － 2－ 含鉻量達(dá)到 12％左右時(shí)，鋼在氧化性介質(zhì)中的耐蝕性發(fā)生突變性的上升。與此同時(shí)，低碳合金不銹鋼的熔煉及處理技術(shù)也飛速地發(fā)展，一方面這些先進(jìn)的合金液處理技術(shù)提高了合金性能及鑄件的整體性能；另一方面，更有利于生產(chǎn)和環(huán)境的保護(hù)。 低碳合金不銹鋼鑄造技術(shù)分析 低碳合金不銹鋼鑄造 是在鑄鋼的基礎(chǔ)上加入其他金屬或非金屬元素 , 不僅能保持鑄鋼的基本性能 , 而且由于合金化及熱處理的作用 , 使低碳合金不銹鋼具有良好的綜合性能。因此，該鋼具有一定的耐腐蝕性能，良好的強(qiáng)度、韌性、可焊性以及耐磨蝕性能以外，還具有良好的抗空蝕性能。 上冠鑄件，要求具有高強(qiáng)度，良好的抗磨耐蝕性，不允許有砂眼、縮松。 SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 鑄鋼上冠鑄件工藝設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬仿真 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 材料成型及控制工程 中文摘要 I — — 摘 要 鑄造低碳馬氏體不銹鋼是 20 世紀(jì) 60 年代發(fā)展起來的鋼種。 本文主 要是對(duì)材質(zhì)為 ZG06Cr13Ni4Mo(馬氏體鑄造不銹鋼 )的上冠鑄件進(jìn)行工藝工裝設(shè)計(jì)，應(yīng)用 UG 軟件畫出三維造型，最后應(yīng)用 AnyCasting 軟件進(jìn)行工藝模擬，針對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行分析，修改工藝，得出最合理的工藝設(shè)計(jì)方案。 關(guān)鍵詞： 鑄造，鑄造合金， 變質(zhì)處 理，澆注 系統(tǒng)設(shè)計(jì)， 工藝工裝設(shè)計(jì) Abstract II — — Abstract Casting lowcarbon martensitic stainless steel developed in the 1960s. The steel has good hardenability, good room temperature and low temperature mechanical properties, corrosion fatigue strength and static and dynamic fracture toughness, good casting, fing, welding and machining process performance and excellent service performance (such as anticavitation abrasion resistance, low temperature performance). It has been widely used in the field of hydropower, thermal power, nuclear power industry. In this paper, we designed the technology and equipment of the Shang guan castings that the material for ZG06Cr13Ni4Mo (martensitic cast stainless steel). I used UG software to draw threedimensional shape, then used AnyCasting software to process simulation, analysised the simulation results, modifyed the process, arrived at the most reasonable process design finally. Shang guan castings required that the high strength, good