【正文】 力場的動態(tài)顯示。 第五章 鑄件工藝數值模擬結果及分析 － 26－ 第五章 鑄件工藝數值模擬結果及分析 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構復雜、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，使鋼具有較高的強度和硬度，同時又有一定的韌性。 隨著淬火溫度的提高，馬氏體的強度有所提高，延伸值稍有下降，而回火溫度提高則使其強度下降，延伸提高；回火時間的增加使強度下降較多，延伸顯著提高。金屬爐料的實際使用情況如下表： 使用時間 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量分數 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、轉送 、澆注過程中吸收了氣體，產生了夾雜物，使合金液的純度降低，流動性變差，澆注后會使鑄件 (鑄錠 )產生多種鑄造缺陷，影響其力學和加工工藝性能．以及抗腐蝕件能、氣密性能、陽極氧化性能及外觀質量，故必須在澆注前，對其作精煉、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。 在本次設計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性能和很好的鑄造性能相結合，即很高的強度、抗磨耐蝕性、好的韌度和很好的流動性、氣密性和抗熱裂性，能鑄造復雜形狀的高強 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一些。 圖 39 定位銷結構 圖 310 導向銷結構 （ 4） 確定模底板的翻轉及搬運結構：模底板翻轉軸的材料為 45鋼，采用整鑄的方式與模底板連接 在一起，其詳細結構及尺寸如圖 3圖 311所示。 圖 38 加強筋的布局及尺寸 (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、表面粗糙度及結構如圖 39 所示。 模板的設計步驟如下所述： (1) 確 定 模 板的 尺寸 ： 根據 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結構：砂箱翻轉軸的材料為 45鋼，采用整鑄的方式與砂箱連接在一起，其詳細結構及尺寸如圖 31 和圖 35 所示。根據砂箱尺寸和模樣輪廓，設計出砂箱箱帶的具體結構及尺寸如圖 31，圖 33 所示。由于砂箱尺寸較大，砂箱壁要設計出內凸緣，以防止造型完后搬運砂箱及翻箱時發(fā)生砂型塌落。 (1) 根據模樣輪廓尺寸及選取的一定的吃砂量（側壁吃砂量取 100mm，底部吃砂量取 130mm），砂箱內廓的尺寸確定為 Ф1710mm。考慮到該鑄件較高的尺寸精度和表面質量，木模選用一級模。因為鑄件和砂芯整體輪廓不復雜，可以將模樣做成整體模的結構形式。 第三章 鑄造工藝裝備設計 － 16－ 第三章 鑄造工藝裝備設計 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，其補縮率在 25%~45%。所以可以使環(huán)形冒口晚于鑄件凝固，達到補縮鑄件的目的。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壁上。 第二章 上冠鑄件的鑄造工藝設計 － 13－ 圖 26 模數計算 （ 1）冷鐵的設計 在這里，我們完全應用模數法，按科學的設計公式使之形成一定的模數梯度，從而達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生縮孔和縮松，裂紋和變形，而且可以細化組織，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計 － 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)設計為開放式頂注澆注系統(tǒng)，使用這種澆注系統(tǒng)金屬液進入型腔時流速小，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的過濾網片，網孔 直徑為 6mm，提高了金屬液的質量。 澆注系統(tǒng)的設計 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)性質時的溫度）冷卻到室溫時的相對線收縮量。 上冠鑄件表面需要進行加工，因此要預留加工余量。 第二章 上冠鑄件的鑄造工藝設計 － 9－ 圖 23 砂芯結構、尺寸 上冠鑄件的工藝參數 (1) 鑄件尺寸精度的確定。該砂芯設計的總的原則是：使造芯到下芯的整個過程方便，鑄件內腔尺寸精確，不致造成氣孔等缺陷，使芯盒結構簡單。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： 減小了砂箱尺寸； 有利于下芯。 方案一： 優(yōu)點： 有利于順序凝固和沖型； 有利于鑄件的補縮。分型面通常選在鑄件最大截面上。 （ 3）分型面應盡量選用平面。我們在選擇分型面時遵循的原則如下所述： （ 1）應使鑄件全部或大部分置于同一半型內。 鑄件各面均需加工，其中外側弧面為精加工。所以要在上冠件壁厚處安放暗冒口，進行 補縮，在外輪廓熱節(jié)圓處安放冷鐵， 這樣可以很好地補松補縮，提高鑄件的工藝出品率和經濟效益，同時也可以提高鑄件的致密度和鑄件質量。因此，本上冠鑄件在生產之前，首先應進行鑄造工藝設計，使鑄件的整個工藝過程都能實現科學操作 ，才能有效地控制鑄件的形成過程，達到優(yōu)質高產的效果。 anyPOST 作為 AnyCasting 的后處理器，可以通過讀取 anySOLVER 中生成的網格數據和結果文件在屏幕上輸出圖形結果。另外，它還提供每種材料的傳熱系數，提高了程序的方便性。您可以輕松地修改網格信息而不改變幾何模型。 AnyPRE 作為 AnyCasting 的前處理程序， AnyPRE 可以實現 CAD 模型的導入，有限差分網格的劃分，模擬條件的設置，并調用 AnySOLVER 進行求解。 Anycasting軟件 AnyCasting 是韓國 AnyCasting 公司自主研發(fā)的新一代基于 Windows操作平臺的高級鑄造模擬軟件系統(tǒng)。 該軟件不僅具有強大的實體造型、曲面造型、虛擬裝配和生成工程圖等設計功能，而且在設計過程中可進行有限元分析、機構運動分析、動力學分析和仿真模擬，從而提高了設計的可靠性。裝配模塊可以對裝配體進行虛擬裝配，具有很強的仿真性，提高了授課質量和效率。 CAD 模塊由許多獨立功能的子模塊構成，建模模塊、制圖模塊、裝配模塊就是引入到機械制圖教學當中的模塊。 80 年代后期引進我國以來，已廣泛應用于航空航天、汽車、通用機械、模具等領域。國 內有關高等院校、科研院所和重點鑄造企業(yè)經過 20 多年的努力，取得了積極的成果先后開展了計算機工藝輔助設計、成分和力學性能輔助設計，鑄造合金凝固過程及溫度場數值模擬、鑄件充型過程的數值模擬，鑄造過程、鑄造合金品質和鑄件品質以及鑄造設備的檢測與控制，鑄造數據庫、管理、計算機識圖、機械手和機器人的應用等，并在生產中得到運用，應用范圍越來越廣，取得良好的經濟效益，實現了基礎理論定量指導工藝過程的目標。廣泛應用于有高強度要求的工件。當鋼中第一章 引言 － 2－ 含鉻量達到 12％左右時，鋼在氧化性介質中的耐蝕性發(fā)生突變性的上升。與此同時，低碳合金不銹鋼的熔煉及處理技術也飛速地發(fā)展，一方面這些先進的合金液處理技術提高了合金性能及鑄件的整體性能；另一方面，更有利于生產和環(huán)境的保護。 低碳合金不銹鋼鑄造技術分析 低碳合金不銹鋼鑄造 是在鑄鋼的基礎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，要求具有高強度，良好的抗磨耐蝕性，不允許有砂眼、縮松。 SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 畢業(yè)設計說明書 鑄鋼上冠鑄件工藝設計與數值模擬仿真 學 院： 機械工程學院 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 60 年代發(fā)展起來的鋼種。 本文主 要是對材質為 ZG06Cr13Ni4Mo(馬氏體鑄造不銹鋼 )的上冠鑄件進行工藝工裝設計，應用 UG 軟件畫出三維造型，最后應用 AnyCasting 軟件進行工藝模擬，針對模擬結果進行分析，修改工藝，得出最合理的工藝設計方案。 關鍵詞： 鑄造，鑄造合金， 變質處 理，澆注 系統(tǒng)設計， 工藝工裝設計 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