【正文】 ................................................................................ 16 結(jié)果分析 ........................................................................................................... 17 澆注系統(tǒng)類型對集渣效果的影響 ............................................................... 17 橫澆道形式對集渣效果影響 ...................................................................... 17 設(shè)置集渣包對集渣效果影響 ...................................................................... 17 粒子大小對集渣效果影響 ......................................................................... 18 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄 5 結(jié)論 .......................................................................................................................... 19 參考文獻 ...................................................................................................................... 20 致謝 .............................................................................................................................. 22 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 緒 論 1 1 緒論 選題背 景 我國是一個較早 掌握 鑄造技術(shù)的文明古國 。 目前普遍認為橫澆道具有一定的捕獲夾雜物功能即集渣作用，因此 提高橫澆 道集渣 作用可以 減少鑄件的夾雜 類缺陷 ， 這將會大大降低廢品率 ，從而降低生產(chǎn)成本 ，這 也正 是本課題研究的初衷和意義所在。 我國在這方面起步較晚，但進展迅速，目前開發(fā)的模擬軟件有清華 FTSTAR 和華中科技大學(xué)的華鑄 CAE【 6】 。 雖然 FLOW3D 的功能強大，優(yōu)勢也很明顯，但仍存在一 些不足之處 [9,14]。目前普遍認為鑄造生產(chǎn)中的夾雜主要是冶煉過程和澆注過程中產(chǎn)生 的 。在澆注系統(tǒng)中安置過濾網(wǎng)能有效地預(yù)防夾雜。橫澆道的集渣原理如圖 （ a）所示，由于渣團密度比金屬小，渣團在浮力作用下上浮，同時隨金屬液作水平運動，如果渣團能上浮到橫澆道的頂部或超過內(nèi)澆道的吸動區(qū)，渣團就不會進入型腔，實現(xiàn)集渣。部分專業(yè)人士對橫澆道集渣效果進行 了 研究， 并 得出一些 結(jié)論 ，例如楊屹教授 進行了實驗研究 【 12】 ， 根據(jù)他的實驗結(jié)果，認為橫澆道需充滿 才能保證集渣效果，同時平直的橫澆道有利集渣。 表 參數(shù)選取 流 體 渣團密度/g .cm3 粒子數(shù)量/個 壓頭高度/mm 流動類型 內(nèi)澆口截面積 /cm2 澆注溫度 /K 當(dāng)量直徑 /mm %的碳鋼 250 200 紊流 1800 1~7 本文以 %碳鋼進行研究 ； 鋼渣的密度一般在 ~， 本文選取平均值 作為鋼渣密度； 鑄造中 流體 流動均為 紊流；查閱 文獻 [15]計算得內(nèi)澆口截面積為 ， 壓頭高度 200mm；根據(jù)本文研究情況粒子當(dāng)量直徑取17mm；粒子總數(shù)設(shè)置為 250，且在整個過程保持不變。 封閉式澆注系統(tǒng)又稱充滿式澆注系統(tǒng)即所有組元都能被金屬液充滿，主要優(yōu)點是可防止金屬液卷入氣體，消耗金屬液少，清理方便，缺點是進入型腔的金屬液流速高，易產(chǎn)生噴濺和沖砂，使金屬液發(fā)生擾動、渦流 、氧化。 半封閉式 ： 取澆口比 S 內(nèi) ： S 橫 ： S 直 =1： ： =： ： ， 經(jīng)計算 直澆道 截面 直徑 d=26mm，橫澆道尺寸 選取及 其他尺寸詳見表 。 表 不同 橫澆道結(jié)構(gòu)形式 及尺寸 名稱 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖 三 維 幾 何 圖 特 點 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 實驗設(shè)計 9 變 截 面 以橫澆道為阻流，充型平穩(wěn)，適用于中大鑄件生產(chǎn) 。 齒形集渣包通常又分為順齒形和逆齒形。由 于梯形截面比齒形截面大得多 ， 特別是高度 易于 ―調(diào)節(jié) ‖， 夾雜與浮砂易上浮集中在頂部 ， 不容易進入內(nèi)澆口吸動作用區(qū)域 ，集 渣 效果較好，并且 梯形集渣包比齒形和離心式更 容易造型，因此用 得更 廣泛。 圖 基本 參數(shù) 設(shè)置 由于本實驗涉及到渣團，并且渣團在整 個 仿真 過程 中是一個關(guān)鍵性因素，因此渣團設(shè)置是否合理將影響到整 個 仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。 a)變截面 b)臺階式 c)頂 雨淋式 d)平直橫澆道 圖 不同橫澆道仿真過程 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 集渣效果數(shù)值模擬 15 不同 集渣包的仿真過程 如圖 不同集渣包充型仿真過程，其中綠色粒子為渣團，粒子當(dāng)量直徑為2mm。 橫澆道形式對集渣效果影響 從第二組數(shù)據(jù)可以看出，集渣效果：雨淋式＞平 直橫澆道＞變截面＞臺階式 。 對于 非圓類 鑄件設(shè)計時橫澆道應(yīng)盡量避免截面變化和彎曲 ，降低流動的不穩(wěn)定性，提高集渣效果，減少鑄件夾雜。 粒子大小對集渣效果影響 根據(jù)前面的設(shè)計情況，第二組平直橫澆道和第三組無集渣包是完全相同澆注系統(tǒng)，而模擬過程粒子當(dāng)量直徑不同，從結(jié) 果可以看到粒子當(dāng)量直徑大的澆注系統(tǒng)集渣效果好，即第二組平直橫澆道集渣效果好。 4）渣團粒子直徑越大，集渣效果越好。 d39。849Gx^ Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。 849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5ux^Gjqv^$UE9wEwZQcUE% amp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$U*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gj qv^$ U*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ks v*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。 大學(xué)生活 真的是 無限精彩 ，但時間永遠無法停滯，四年 一晃而過，回首走過的歲月，大學(xué) 留給我 太多的回憶，但當(dāng)我寫完這篇論文之際，也是我離別時，此時此刻我心中無限的惆悵，有千言萬語想說，但卻不知從何說起，現(xiàn)在 除了 ―感謝 ‖兩個字， 我真的不知道 說什么表達我此時此刻的感受，最后再一次向 我的老師、我的同學(xué)、我的母校 說一聲感謝 ，你們給予我太多關(guān)心、幫助、支持、鼓勵、知識，今后我一定用我的努力來回報你們，回報社 會。 設(shè)計橫澆道時應(yīng) 避免 采用 彎曲和變截面的橫澆道，盡量采用 平直橫澆道，對于圓柱類鑄件可考慮雨淋式澆注系統(tǒng)。 總之，集渣包有利于提高集渣率，減少鑄件夾雜。 而雨淋式結(jié)構(gòu) 盡管橫澆道發(fā)生了彎曲 ， 但集渣效果很好，主要是 雨淋式澆注系統(tǒng)內(nèi)澆口多沖擊力小， 流速小， 充型平穩(wěn)， 有利于集渣， 集渣效果 好。 開放式 澆注系統(tǒng)金屬液無法充滿橫澆道， 渣團無法上浮到橫澆道頂部 ， 幾乎不能起到阻渣作用 ，而封閉式澆注系統(tǒng)橫澆道可以快速充滿，集渣效果好，因此可以說橫澆道充滿對提高集渣效果具有重要作用。如圖 為不同澆注系統(tǒng)充填過程，其中綠色粒子為渣團，粒子當(dāng)量直徑為 5mm。 參數(shù) 基本 設(shè)置包括 Global、Physies（物理參數(shù)）、 Fluids（流體設(shè)置）、 Meshingamp。離心式集渣包結(jié)構(gòu)特點：出口截面積需小于入口，方向和液流旋轉(zhuǎn)方向相反 【 1719】 。 集渣包的形式 很 多， 對于 不同形式的集渣 包，集渣 效果也不盡相同。 最后將上述三種橫澆道仿真結(jié)果與平直橫澆道模擬結(jié)果進行對比分析。 在設(shè)計上述三種澆注 系統(tǒng)時，其中內(nèi)澆道 截面 形式為長方形 ， 截面面積 S 內(nèi)=， 查閱文獻 [5]取 橫澆道截面為梯形，直澆道 截面 為圓形 。 在 實驗 設(shè)計時，設(shè)計主要包括以下一些內(nèi)容： ① 澆注系統(tǒng)類型 為 封閉、半封閉、開放式三類； ② 橫澆道的形式主要是變截面 、 彎曲 及雨淋式 ； ③ 集渣包主要有鋸齒型 、梯形和 離心式 。設(shè)計出研究需要的各種實驗方案，利 用 FLOW3D 進行模擬仿真， 并以粒子作為渣團， 最后將進入型腔的粒子數(shù)作為 實 驗結(jié)果。 根據(jù)流體力學(xué)知識，可以推出渣團勻速上浮速度： ρρρ 渣C Rg 3 )(8V 0 ?? 式（ ） 式中 R — 渣團半徑 ； ρ — 金屬液密度； ρ — 渣團密度； g — 重力加速度，等于 ； C — 渣團上浮的阻力系數(shù) ,與流體的雷諾數(shù)有關(guān)，詳 見表 。橫澆道的主要作用是向內(nèi)澆道平穩(wěn)的輸送攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 緒 論 4 金屬液，除此之外 它 還有一個重要作用就是儲存最初澆入的含氣和渣污的低溫金屬液并阻留渣滓，因此橫澆道又叫捕渣道。 鑄件中的夾 雜物 破壞了金屬基體的連續(xù)性，造成 金屬 組織的不均勻性，使金局的力學(xué)性能，特別是金屬的塑性、韌性和疲勞強度受到影響，對金屬的物理化學(xué)性能也產(chǎn)生不良影響 ，如耐磨性、耐腐蝕性、耐高溫性等 ，因此必須盡量降低鑄造夾雜 【 810,20】 。 橫澆道集渣原理 夾 雜缺陷 對鑄件的影響 鑄件中夾 雜物 對鑄件質(zhì)量產(chǎn)生重要的影響，夾雜物主要是一些 非金屬氧 化物、金