【正文】 用于形狀較為簡(jiǎn)單的鑄鋼件。形狀簡(jiǎn)單的鑄鋼件，如球形、圓柱形，根據(jù)形狀可大致判斷縮孔出現(xiàn)的位置?？s孔總是在鑄鋼件熱節(jié)的部位出現(xiàn)，而對(duì)熱節(jié)進(jìn)行補(bǔ)縮是唯一的方法。因此，通常認(rèn)為低碳鋼補(bǔ)縮性能好。相反，這個(gè)區(qū)域越小，愈易形成柱狀晶，鑄件容易形成縮孔，此時(shí)鑄件易補(bǔ)縮，質(zhì)地致密。鑄件的質(zhì)量與凝固區(qū)域有密切關(guān)系。圖 22 縮松形成過(guò)程167。結(jié)晶溫度范圍較寬，液河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)8 態(tài)金屬的過(guò)冷度小，容易發(fā)展成為樹(shù)枝發(fā)達(dá)的等軸晶，傾向于糊狀凝固方式 [7]?？s孔容積較大，多集中在鑄件上部和最后凝固的部位。 縮孔、縮松產(chǎn)生的原因和過(guò)程在鑄件最后凝固的部位，液態(tài)收縮和凝固收縮所縮減的體積得不到補(bǔ)足，則在鑄件的最后凝固部位會(huì)形成一些孔洞。而在凝固過(guò)程中所產(chǎn)生的收縮是鑄件中許多缺陷如縮孔、縮松、應(yīng)力、變形和裂紋等產(chǎn)生的基本原因。河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)6 圖 16 工藝模型河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)7 第二章 掛舵臂縮孔、縮松等缺陷的研究掛舵臂的成形過(guò)程是將液態(tài)金屬在重力或外力作用下充填到型腔中，待其凝固冷卻后，獲得所需形狀和尺寸的零件的方法，即金屬液態(tài)成型（鑄造） 。根據(jù)熱節(jié)大小及補(bǔ)縮距離計(jì)算設(shè)置冒口，如圖 15 所示，具體尺寸如下：在大頭舵軸孔上處設(shè)置 1－φ900mm 明冒口，澆高為 1600mm；在小頭軸孔處設(shè)置 1－φ900mm 的明冒口，澆高為1920mm；脊梁處冒口，沿筒體長(zhǎng)度方向，以大頭舵軸內(nèi)表面為基準(zhǔn)，設(shè)置四排暗冒口，其間距分別為：940mm、1250mm、1100mm、1910mm，大小分別為2－φ400mm、2－φ400mm、2－φ500mm、2－φ500mm，φ400mm 和φ500mm 的澆高分別為：310mm 和 440mm。故經(jīng)過(guò)分析各澆注系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)及分型面的選擇位置，采用三層階梯澆道。中間注入式適用于高度不大、中等壁厚的鑄件。其中三個(gè)分型面分別在三層橫澆道處，最上一層分型面在掛舵臂舵軸孔下540mm處。1. 澆注位置的選擇由于掛舵臂鑄件體積大，尤其是兩個(gè)曲面型側(cè)面近似于兩個(gè)大平面，為避免曲面形側(cè)面平躺時(shí)朝上的大平面產(chǎn)生夾砂結(jié)疤類(lèi)缺陷，把鑄型實(shí)體從平躺狀態(tài)翻轉(zhuǎn)90176。4. 鑄件尺寸大、重量大，最大重量達(dá)150t，鋼液總量 200t以上，需要三包鋼液合澆，給生產(chǎn)組織和質(zhì)量管理增加了難度。 掛舵臂成型特點(diǎn)掛舵臂鑄件的成形過(guò)程具有如下特點(diǎn)：1. 由表11 可看出，碳量在FeC相圖中位于包晶區(qū)，凝固特性決定鑄件易形成顯微縮松，磁粉探傷后出現(xiàn)超標(biāo)磁痕顯示，特別是加工后不易進(jìn)行返修、焊補(bǔ)和回火處理 [3]。還要控制內(nèi)部質(zhì)量，保證掛舵臂在惡劣的工作環(huán)境下滿(mǎn)足使用要求，確保整個(gè)船只的安全航行。本文正是探討利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)（CAE）對(duì)大型鑄鋼件掛舵臂鑄造成形過(guò)程的溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬，預(yù)測(cè)縮孔、縮松缺陷，進(jìn)而對(duì)鑄造工藝進(jìn)行優(yōu)化，改變傳統(tǒng)的“試制”模式，以計(jì)算機(jī)技術(shù)提高鑄造業(yè)鑄造技術(shù)水平，并為中國(guó)船舶工業(yè)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。掛舵臂與艉軸管安裝位置示意如圖13所示，從而掛舵臂結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形狀特殊、尺寸精度要求高。所以船用鑄件，尤其是大型船用鑄件的生產(chǎn)技術(shù)對(duì)造船業(yè)的發(fā)展有著極大的影響。中國(guó)船舶工業(yè)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)施跨越式發(fā)展的新時(shí)期，呈現(xiàn)強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭和巨大的發(fā)展?jié)摿?，中?guó)船舶工業(yè)所具有的綜合比較優(yōu)勢(shì)，使中國(guó)最有希望成為下一個(gè)造船王國(guó)。 造船業(yè)的發(fā)展與掛舵臂鑄件的介紹中國(guó)造船業(yè)經(jīng)過(guò)幾代人的努力，取得了令世人矚目的成就。 STL 文件的前置處理 ..........................16167。 掛舵臂鑄件生產(chǎn)中縮孔的防止 .................11第三章 掛舵臂成形過(guò)程溫度場(chǎng)數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化 .............13167。 縮孔、縮松產(chǎn)生的原因和過(guò)程 ........................7167。 造船業(yè)的發(fā)展與掛舵臂鑄件的介紹 ....................1167。通過(guò)對(duì)凝固過(guò)程溫度場(chǎng)的模擬分析，優(yōu)化了原始工藝。鑄鐵平板 掛舵臂鑄造成形過(guò)程的計(jì)算機(jī)模擬摘 要介紹了鑄造過(guò)程數(shù)值模擬技術(shù)的一些基本的原理和應(yīng)用。 模擬結(jié)果作為改良掛舵臂鑄造工藝的依據(jù)，在掛舵臂肋板熱節(jié)處設(shè)置冷鐵來(lái)提高凝固速度，在冒口上加設(shè)保溫冒口套來(lái)提高冒口的金屬液補(bǔ)縮能力。鑄鐵平板 IComputer Simulation for Casting Process of Rudder ArmABSTRACTThis article has introduced the principles and applications of numerical simulation of casting process. HUA ZHU CAE been used to imitate the temperature field in the casting process of the large rudder arm.. In this experiment, Solidworks, a threedimensional modeling software, has been used to create the threedimensional entity model of casting and riser, pour system, riser set, cold iron, etc and lead out files whose forms are STL as the interface files. And then Intecast has been used to imitate the puting. The simulation result is used as the basic of improving the casting technology of the rudder horn. In order to enhance the speed of solidification, cold irons are set up in the rib hot spot of rudder arm. And to improve the contraction pensation capacity of molten metal of the riser head, the insulating riser sleeve has been set up. Through the simulation analysis the original technology has been optimized. Utilizing the puter modeling technique to judge the rationality of casting technology and to assist the optimization of casting technology can overe the shorting of the traditional method on craft design pletely. That can improve design quality and shorten production cycle as well as reduce the production cost.CITIC heavy machinery CO. adopted the optimized technology in the actual production. The results shows that cast of rudder arm with pact texture, high quality and satisfying parameters can be produced by properly setting the position and size of riser and cold iron, properly choosing perfusion system and parting plane，controling smelting and heat treatment process and ensuring that the cast accord to the principle of sequential solidification.KEY WORDS： rudder arm, HUA ZHU CAE, shrinkage, process optimization鑄鐵平板 II目 錄第一章 緒論 ................................................1167。 傳統(tǒng)鑄造工藝 ................................4第二章 掛舵臂縮孔、縮松等缺陷的研究 ........................7167。 掛舵臂鑄件中縮孔位置的確定 ..................9167。 華鑄 CAE 對(duì)掛舵臂鑄造過(guò)程溫度場(chǎng)的模擬 .............16167。 掛舵臂鑄造工藝優(yōu)化 ...............................20第四章 掛舵臂鑄鋼件的實(shí)際生產(chǎn) .............................23結(jié)論 .. ...................................................27參考文獻(xiàn) ..................................................28致謝... ...............................................