【正文】 環(huán)形冒口的橫截面積， cm2； L—— 環(huán)形冒口的橫截面周長， cm。我們?nèi)?η=30%。鑄造工藝裝備包括模樣、模板、砂箱、芯盒、砂芯修整磨具等。 砂箱的設(shè)計 砂箱是用于制作砂型和運輸砂型的工藝裝備。砂箱內(nèi)凸緣設(shè)計在分箱面上。 圖 35 砂箱的翻箱及搬運結(jié)構(gòu) (6) 確定砂箱定位耳及耳孔的結(jié)構(gòu)及尺寸：上、下砂箱的定位耳及耳孔的結(jié)構(gòu)、尺寸及間距要一樣，以便能夠使砂箱順利合箱。模底板三維 UG 造型圖如圖 37 所示。 圖 311 模底板的翻轉(zhuǎn)及搬運結(jié)構(gòu) 第三章 鑄造工藝裝備設(shè)計 － 21－ 模樣在模底板上的裝配 模樣和模底板設(shè)計并加工出后，要用螺釘、螺栓等緊固成一體。 圖 312 木模金屬定位銷結(jié)構(gòu)圖 圖 313 砂箱與模板的定位裝配 第四章 鑄鋼的熔煉 － 22－ 第四章 鑄鋼的熔煉 該鑄件為回轉(zhuǎn)體上冠，部件要求高強度，耐磨抗腐蝕性好。 本次配料采用查表法。 采用以下精煉法：鋼包氬氣凈化、鋼包喂線凈化、感應(yīng)電爐氬氣凈化（爐底吹氬和爐口氬氣保護）、氬氧脫碳 AOD精煉、鋼包 LF兩項和三項功能、真空氧脫碳VOD精煉、清潔廢鋼和爐料前處理等。在馬氏體鋼中隨著淬火溫度的提高，碳化鉻 (CrFe)23C6 溶解度不斷增加，馬氏體進一步強化，因而淬火后的硬度也不斷增加。由于型腔的填充模式是影響壓鑄件質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，因而充型過程的流場控制是鑄造過程的中心環(huán)節(jié)。 第五章 鑄件工藝數(shù)值模擬結(jié)果及分析 － 28－ 通過本次模擬結(jié)果，分析液態(tài)金屬在澆注充型過程中存在以下一些特點： 由于上冠結(jié)構(gòu)為回轉(zhuǎn) 體，壁厚不均勻，從整個充型過程看，其充填形態(tài)表現(xiàn)出順序、簡單的特點。影響鑄件組織形成的主要因素有澆注溫度、鑄模冷卻能力、散熱條件、液體流動性以及合金的凝固溫度范圍等。 結(jié)論 － 30－ 結(jié) 論 本次設(shè)計最明顯的特點是利用環(huán)形暗冒口代替分散冒口進行補縮，即只在中間放置一個環(huán)形冒口，而在外圓處不設(shè)置冒口，靠一個環(huán)形冒口來補縮整個鑄件，這樣集中補縮，在最大外圓處放置外冷鐵來降低該處的模數(shù)，既可使操作方便，有提高了冒口的利用率，從而節(jié)約了鋼液。對于鑄件的造型方法來說，應(yīng)用的是樹脂砂造型方法。 感謝 陳宗民等老師 ，在 CAD 制圖方面 給予 我 的幫助！我的每一次成功和進步都和他們的幫助分不開。以上每個方面對鑄造出高質(zhì)量鑄件都起到關(guān)鍵的作用，因此設(shè)計的時候要非常的仔細認真。澆注系統(tǒng)的設(shè)計也能使金屬液平穩(wěn)流入，更好的充型，這樣顯著提高了鑄件的工藝出品率及鑄件質(zhì)量，明顯地防止和消除鑄件縮孔、縮松、氣孔、夾渣、裂紋及滲漏等缺陷。因為在冒口位置設(shè)置為厚度為 40mm 的保溫套，所以最后在冒口必定是最后一部分凝固的，并且凝固時間也會延長。 從充型過程溫度分布來看，鑄件在整個充型過程中的溫度分布基本上是縱向下部溫度低，上部溫度高，橫向則是中心溫度高，邊緣溫度低。如圖 51 所示為充型順序及溫度場分布。但是過高的溫度又會浪費能源，并且對熔煉設(shè)備也有一定的損害，第四章 鑄鋼的熔煉 － 25－ 同時會使增加金屬液的氧化以及添加劑的燒損，因此融化鋼錠一般加熱至1610℃ ～ 1630℃ ，合金的澆注溫度一般為 1560℃ ～ 1600℃ 。馬氏體不銹鋼中的主要合金元素是鉻，鐵的熔點因加入鉻而降低，其最低熔點為 1516℃ ， A4 點因鉻量的增加而降低； A3 鉻量的增加而降低，繼續(xù)增加鉻含量至 7%時又迅速升高，由于鉻含量對 A4 和 A3 點的影響形成了封閉的 γ_相， γ_相最大含鉻為 %。 裝料配入的金屬爐料可不受碳含量的嚴格控制，但還原期補加的鐵合金要求碳含量低，并在使用前經(jīng)過仔細烘干。 其力學(xué)性能要求為： 抗拉強度 ?b (MPa)： ≥750 屈服強度 ?s (MPa)： ≥550 伸長率 ? (%)： ≥15 沖擊韌性值 ? kv (J/cm2)： ≥ 彈力消失率 ? (%)： ≥35 硬度 HB： 217～ 286HB 砂鑄， 熱處理 規(guī)范： a、退火，在高于 600℃ 的適當(dāng)溫度范圍進行； b、正火和淬火，在 AC3 點以上進行； c、回火，在 AC1 點上下進行一次或兩次回火。定位銷采用圓柱銷，其詳細結(jié)構(gòu)、尺寸如圖 312所示。另外，為了防止砂箱在造型時卡死在模板的第三章 鑄造工藝裝備設(shè)計 － 20－ 定位銷上或套不進去，尤其是剛澆注落砂后的砂箱存在著熱脹現(xiàn)象，需要設(shè)計導(dǎo)向銷，其結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 310 所示。 采用模板造型，可以提高生產(chǎn)效率和鑄件質(zhì)量，并使鑄件尺寸精確。箱帶的高度隨模樣的輪廓變化，箱帶和模樣的最小吃砂量選取為 35mm。根據(jù)暗冒口及模樣高度，選取上砂箱高度為 600mm，下砂箱高度為 780mm。 木模的木材選用紅松。明出氣孔引出型外，與大氣相通；暗出氣孔不與大氣相通，常做成設(shè)置在型內(nèi)或芯內(nèi)的片狀或針狀空腔。該環(huán)形冒口的重量 G 冒 =。 Mc1 處的外冷鐵可按下式進行計算： G=0r0MMM 式中， G—— 外冷鐵的重量， kg； V—— 欲放置外冷鐵處的體積， cm2； M0—— 放置外冷鐵處鑄件的原始模數(shù)； Mr—— 放置外冷鐵處假想減小后的模數(shù)。 冷鐵與冒口的設(shè)計 這次冒口設(shè)計為環(huán)形冒口，冒口位置選擇在鑄件熱節(jié)的上方。以它為 1,按如下比例關(guān)系可計算出澆注系統(tǒng)的各組元的截面積： ΣA控 ： ΣA直 ： ΣA橫 =： ： 各組元的截面積計算出來以后，可依據(jù)工藝對澆注系統(tǒng)的要求，查表求出各組元的截面積尺寸。本次上冠鑄件的澆注系統(tǒng)設(shè)計，應(yīng)根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)條件、合金種類，選擇澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型、確定引入位置、計算截面尺寸等 [5 ]。 如表 22 所示。 鑄件尺寸公差是指鑄件各部分尺寸允 許的極限偏差，它取決于鑄造工藝方法等多種因素。芯頭長度是指砂芯伸入鑄型部分的長度。 缺點：鋼液在鑄型中的流動不穩(wěn)定。平直分型面可簡化造型過程和模底板的制造，易于保證鑄件的精度。 上冠鑄件 UG三維造型如圖 21所示。 上冠鑄件的鑄造工藝設(shè)計要根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)條件等，確定鑄造方案和工藝參數(shù)，繪制鑄造工藝圖等技術(shù)文件的過程。 AnySOLVER 作為 AnyCasting 的求解器， AnySOLVER 能夠根據(jù)你的設(shè)定計算流場和溫度場。使用AnyPRE，您可以進行多種設(shè)置 包括工藝流程和材料的選擇來模擬鑄造成型過程，設(shè)置邊界、熱傳導(dǎo)和澆口條件，也能通過特殊功能模塊來設(shè)置一些設(shè)備和模型。同時，可采用建立的三 維模型直接生成數(shù)控代碼用于產(chǎn)品的加工。建模模塊提供了草圖、曲線、實體、自由 曲面等工具，可以設(shè)計各種形狀復(fù)雜的實體和曲面。同時計算機在鑄造生產(chǎn)中的應(yīng)用也促使鑄造行業(yè)建立了完整的教育、科研、協(xié)會、學(xué)會、標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)檢、出版、信息體系 [1]。此時鋼的表面形成一層極薄而致密的鉻的氧化膜，阻止金屬基體被繼續(xù)侵蝕。低碳鋼和低碳合金不銹鋼在工業(yè)上占有重要的地位 , 大量用于軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通運輸?shù)阮I(lǐng)域 , 也廣泛用作建筑結(jié)構(gòu)材料、家庭生活用具和體育用品等 。造型采用呋喃樹脂砂，熔煉采用堿性電弧爐返回法，為保證鑄件質(zhì)量，澆注系統(tǒng)為頂注式，直澆道采用圓柱狀，并在澆口杯處安放過濾網(wǎng)，在有熱結(jié)處安放冷鐵?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于水電、火電、核電等電力工業(yè)領(lǐng)域。而以具有較高韌性的的低碳馬氏體的形成和以鎳、鉬等合金與該鋼拋棄了高碳馬氏體形成碳化物的強化手段其結(jié)果是：在改善力學(xué)性能、韌性和焊接性能等方面，都有突破性的進展。 不銹鋼最重要的技術(shù)要求是耐蝕性，合適的力學(xué)性能，良好的冷、熱加工和焊接等工藝性能。 計算機在鑄造生產(chǎn)中應(yīng)用 鑄造成形是極其復(fù)雜的高溫、動態(tài)、瞬時過程，其間發(fā)生一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)、冶金變化，這些變化不能直接觀察，也難以測試，所以其工藝設(shè)計多憑個人經(jīng)驗，技藝性強，而科學(xué)性不足。 UG的主要應(yīng)用領(lǐng)域分布 UG 是一個集 CAD/CAM/CAE 于一體的計算機輔助機械設(shè)計制造軟件，它具有強大的三維實體造型功能、曲面造型、虛擬裝配及創(chuàng)建工程圖等功能。 UG在我國研究應(yīng)用的發(fā)展趨勢 Unigraphics CAID/CAD/CAM/CAE系統(tǒng)提供了一種基于過程的產(chǎn)品設(shè)計環(huán)境，使產(chǎn)品開發(fā)從設(shè)計到加工真正實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，從而優(yōu)化了企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計與制造。它具有模擬準(zhǔn)確、操作簡便、功能全面及運算速度快等特點。常規(guī)數(shù)據(jù)庫提供了具有國際標(biāo)準(zhǔn)的常用材料性能，而用戶數(shù)據(jù)庫使用戶能保存和管理修改或附加的數(shù)據(jù)。這個程序具備動畫功能使用戶把計算結(jié)果編輯成播放文件，通過結(jié)果合并功能來觀察各種二維或三維的凝固缺陷。 上冠鑄件的結(jié)構(gòu)分析 本上冠的材質(zhì)為 ZG06Cr13Ni4Mo，輪廓尺寸為 1510mm1510mm623mm， 毛量約為 1950kg。 （ 2）應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)目。 （ 7）注意減輕鑄件的清理和機械加工工作量。 （ a） （ b） （ c） 圖 22 分型面的選擇方案（ a）方案一 （ b）方案二 （ c）方案三 綜合考慮各個分型面選擇方案的優(yōu)缺點，根據(jù)本鑄件的實際結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求等因素，本上冠鑄件采用方案一，使用兩箱造型，鑄件放在下砂箱。 該砂芯的制芯方法選擇自硬冷芯盒（原砂：鋯砂；粘結(jié)劑：堿性酚醛樹脂；催化劑：甘油醋酸酯），其形狀和尺寸如圖 23所示。各面所留機械加工余量如表 11所示： 表 11 鑄件各部分的機械加工余量 序號 基本尺寸／ mm 加工余量等級 加工余量數(shù)值／ mm 公差等級 公差數(shù)值／mm 1 2 3 4 5 6 7 8 Φ1510 Φ1380 Φ300 Φ500 369 244 Φ190 G H H H H H G H 8 5 6 5 5 4 CT12 CT12 CT12 CT12 CT12 CT12 CT12 CT12 13 13 9 10 9 9 8 8 (3) ZG06Cr13Ni4Mo 的鑄造收縮率的確定。 因為該上冠鑄件是自硬砂造型，采用木摸樣，并且測得鑄件測量面高度為 116 ㎜，所以查《鑄造工藝設(shè)計》 [4] 得 a=0176。確定澆注系統(tǒng)各組元截面積的目的，在于保證該上冠鑄件型腔在預(yù)定的時間內(nèi)充滿，控制金屬液通過澆注系統(tǒng)各組元時的流速、流量、及充滿狀態(tài)，達到大流量、低流速、平穩(wěn)地充填。 鋼液在型內(nèi)的上升速度： ν=C/t=625/39=16(mm/s),去掉填充澆注系統(tǒng)的時間，鋼液在型內(nèi)的上升速度約為 20mm/s。 該上冠的主要熱節(jié)就分布在 ① 、 ③ 這兩個位置，本鑄鋼鑄件選用暗頂冒口，但由于分型面選擇和補縮距離 L=2T的限制，決定采用冒口與冷鐵相配合使用，來加強鑄件的順序凝固，擴大冒口的補縮距離，減少冒口的數(shù)目和體積，因此，在鑄件上方安放一個保溫環(huán)形暗冒口， ① 處外圍安放外冷鐵，這樣在冒口和冷鐵的共同作用下，使鑄件 能順序凝固，厚大處也不會產(chǎn)生縮孔和縮松。 冒口尺寸如圖 27 所示，所設(shè) 計的冒口經(jīng)計算， M 冒 =S/L=。在 節(jié) 已 求出 ε=6%，則代入上式，得 G 件 max= 則 G 件 max＞ G 件 = 說明冒口有足夠的金屬液補縮整個鑄件。根據(jù)本鑄件和砂芯整體的輪廓尺寸，初步確定砂箱和模板在鑄件分型面的大致輪廓尺寸為：17501750mm。設(shè)計砂箱時必須使砂箱符合鑄型工藝的要求，又能符合車間的造型、運輸?shù)囊蟆ＴO(shè)計砂箱外壁加強筋是為了減小砂箱壁的厚度而不影響砂箱的強度和剛度，砂箱壁的結(jié)構(gòu)及尺寸如 圖 32所示。砂箱定位耳的結(jié)構(gòu)及尺寸如圖 3圖 36所示。 圖 37 模板三維圖 （ 2）確定模底板的壁厚和加強筋的厚度、形狀及布局：模底板厚度為 20mm，加強筋厚度為 20mm，加強筋邊緣厚度為 18mm。模樣在模底板上的放置形式我們采用平方式，即將模樣平放在模底板上，模底板不必挖槽，比較方便。另外，此件采用樹脂砂造型。 為合理利用原料，節(jié)約成本，鑄件配料采用 1Cr18Ni9Mo 返回鋼、本鋼和類似本鋼返回料、低碳低磷碳素 返回鋼、中碳低磷碳素返回鋼、純鐵、硅鐵、高碳鉻鐵、鉬板、鎳板等融化后 ，在還原期補加金屬鉻、金屬鉬、電解錳、鎳球、 低碳鉬鐵、硅鉻合金、鎳板等。 鑄鋼 的熱處理 該鑄