【正文】 ， 渣團 易于 上浮 ，集渣效果優(yōu)于開放式和封閉式 。梯形集渣包的高度以及截面積都較齒形集渣包大，集攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 結(jié)果與分析 18 渣效果較 齒形 好。因此可以認為忽略了 阻力系數(shù)的影響 ，影響集渣效果的主要因素是充型的平穩(wěn)性。 表 模擬結(jié)果 統(tǒng)計 組 數(shù) 名 稱 當量直徑 d /mm 粒子總數(shù) N/個 流入型腔粒子數(shù) N1/個 進渣率 K /% 阻渣率K0 /% 第一組 封閉式 5 250 130 52 48 半封閉 5 29 開放式 5 210 84 16 第二組 變截面 5 39 臺階式 5 54 雨淋式 5 21 平直 5 26 第三組 順齒 2 57 逆齒 2 39 梯形 2 56 離心式 2 16 無集渣包 2 96 表 集渣包的集渣率 名稱 集渣包內(nèi)粒子數(shù) N1/個 集渣包集渣率 K1/% 順齒形集渣包 151 逆齒集形渣包 139 梯形集渣包 96 離心式集渣包 178 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 結(jié)果與分析 17 結(jié)果分析 澆注系統(tǒng) 類型 對集渣效果的影響 從第一組數(shù)據(jù)中，各種澆注系統(tǒng)的類型阻渣率：半封閉＞封閉＞開放 式 。 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 13 圖 粒子設(shè)置 集渣效果仿真過程 為了使結(jié)果更加準確可信，在 實驗 設(shè)計 和模擬過程 時，除了需要研究的內(nèi)容，每一組其他 參數(shù) 均保持一致。 FLOW3D三維 幾何 體是利用網(wǎng)格進行填充的，設(shè)置網(wǎng)格時，網(wǎng)格的大小要適當，如網(wǎng)格尺寸太小整過模擬過程計算會變得很復(fù)雜，導(dǎo)致整過 仿真 時間太長。 離心式集渣包是指金屬液 以 切線方向進入圓形集渣包。 平直截面 紊流弱， 流動平穩(wěn)，充型穩(wěn)定。橫澆道 截面積的變化僅指面積變化 ，而 截面形狀 保持不 變的，在整過研究過程中，橫澆道截面始終保持為梯形。一般來說，開放式金屬液消耗多，不利于清理，常用于非鐵合金、球鐵、鑄鋼等易氧化鑄件 。 . 實 驗 設(shè)計 內(nèi)容 據(jù)以上所述橫澆道集渣作用影響因素很多，本文就 針對其中 一些 主要的 影響因素來探討橫澆道集渣作用。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 實驗設(shè)計 6 2 實驗設(shè)計 實 驗方法 本文以長方體作為鑄件，鑄件長為 200mm， 寬為 100mm， 高為 100， 如圖 所示。但是其中一個很重要問題是若橫澆道太長、太高會造成浪費金屬液量的浪費，這勢必 增加生產(chǎn)成本，不符合生產(chǎn)要求。目前，在澆注系統(tǒng)設(shè)計中，一般都考慮 “浮渣法”，即 利用渣團自身上浮到橫澆道頂部被截獲。 當爐溫達到 1400—1600℃ 時，爐料熔融 、 礦石中的脈石、焦炭中的 灰分 、 助溶劑和其他不能進入生鐵中的雜質(zhì)形成以硅酸鹽和鋁酸鹽為主浮在鐵水上面的熔渣 ，這些熔渣在出鐵水時被拔除，但是無法完全拔除干凈。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 緒 論 3 FLOW3D 在鑄造方面主要用于金屬液態(tài)流動充型 、 凝固 收縮、應(yīng)力場、二元偏析、表面缺陷追蹤等分析等，并且可以 模擬不同金屬材料 的各種 鑄造過程，如 ：壓鑄、低壓鑄造 、 重力、傾斜重力鑄造 、 消失模鑄造 、 砂模鑄造 、 離心鑄造 、半固態(tài)鑄造等 【 36】 。其主要原因： 一方面是由于工廠的模式太過傳統(tǒng)，對于新的信息了解少，新的形勢認識不足， 無法對傳統(tǒng)的鑄造進行提升 ；另一方面，由于我國這方面起步晚，加之缺少對這方面的人才培養(yǎng)，導(dǎo)致計算 機在鑄造上 的 應(yīng)用型人才 基本 處于空缺狀態(tài)。計算機 應(yīng)用逐步使鑄造 工藝研究從 ―定性 ‖走向 ―定量 ‖、從 ―經(jīng)驗 ‖走向 ―科學(xué) ‖[24]。當然由于技術(shù)不斷改進，先進設(shè)備的使用，砂型鑄造的鑄件質(zhì)量也得到了較大的改善 。 為了探索 橫澆道的集渣作用，本文 以 含碳量為 %的 碳鋼為例 ，并利用 FLOW3D 模擬軟件 研究了 橫澆道的形式、澆注系統(tǒng)的類型 、集渣包等對 集渣效果 的影響。 Ignoring the impact of the resistance coefficient, the cross section changes of the runner and its bending are not suitable for increasing the effectiveness of drag collection , and the raintype gating system is the best 。 據(jù) 報道 ，在鑄造生產(chǎn)中 ,由于夾雜物等鑄造缺陷導(dǎo)致的鑄件廢品一般占廢品總數(shù)的 50% ~ 60%【 1】 ，因此減少鑄件夾雜 可以大大 降低廢品率 ，降低生產(chǎn)成本 。 目前國外 普遍采用的鑄造 模擬軟件 有 美國的 PROCAST 和 FLOW3D， 德國的MAGMAsoft， 芬蘭的 CASTCAE， 西班牙的 FORCAST， 日本的 CASTTEM， 法國 的 SIMULOR，瑞典的 NOVASOLID。FLOW3D 是 一 款 三維工程流體力學(xué)分析軟件， 主要用于模擬具有自由表面的流體的流動問題 ， 是高效能的計算 機 仿真工具 ，廣泛的應(yīng)用于各個領(lǐng)域， 例如：航空航天、水利、海運、環(huán)境工程、金屬鑄造、微機電系統(tǒng)、噴涂等領(lǐng)域 。 一般來說，受耐火材料、爐體、空氣氧化等外因的影響愈大，夾雜物的顆粒就愈大。 橫澆道集渣原理 目前，預(yù)防鑄件夾雜 缺陷 一般采用過濾、撇渣、浮渣等方法。目前對于中小鑄件多采用橫澆道進行擋 渣。 表 不同雷諾數(shù) Re 下的阻力系數(shù) C Re 1 102 103 104 105 106 C 28103 103 10 3 10 3 10 3 10 3 根據(jù)以上公式可以看出橫澆道捕渣作用與渣團密度、渣團半徑 、阻力系數(shù) 等攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 緒 論 5 有關(guān)，當然直澆道 與 內(nèi)澆口 存在 一定距離使 得 渣團有時間上浮是 集渣的 前提條件。 圖 鑄件 實驗參數(shù) 本課題需要的主要參數(shù)包括流體 種類 、 澆注 溫度、粒子 （渣團） 類型、粒子密度、粒子數(shù)量、渣團密度、內(nèi)澆口面積、內(nèi)澆口于直澆道距離、流動類型（紊流和層流 )、壓頭高度、內(nèi)澆口的截面積以及產(chǎn)生的總的粒子數(shù)量等 ， 部分參數(shù)選擇如表 。 不同 澆注系統(tǒng) 類型 設(shè)計 澆注系統(tǒng)類型主要有封閉、開放式，但通常認為在兩者之間還存在一種半封閉式 [35,20]。 封閉式：取澆口比 S 內(nèi) ： S 橫 ： S 直 =1： ： 2=： ： ，根據(jù)橫澆道截面積查 閱文獻 [15]選擇尺寸 詳 見表 ；經(jīng) 計算 直澆道截面 直徑 d=32mm，其他尺寸詳見表 。 幾 種橫澆道結(jié)構(gòu)形式 及尺寸詳 見表 ，澆口比： S 內(nèi) ： S 橫 ： S 直 =1： ： =：： ，經(jīng)計算 直澆道 截面 半徑 d=26mm。最常見的集渣包類型有齒形、梯形和離心式。 國內(nèi)多數(shù)工廠在 設(shè)置集渣包 ,多 采用梯形截面集渣包。Geometry、 Boundaries（邊界條件）、 Intial（初始條件）、 Output(結(jié)果輸出 )、 Numeries， 如圖 的基本參數(shù)設(shè)置。 a)半封閉式 b)封閉 式 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 14 c)開放式 圖 不同澆注系統(tǒng)仿真過程 不同橫澆道形式仿真過程 不同的橫澆道形式集渣效果也不同，如圖 為不同橫澆道充填過程，從整個充填過程，可以觀察流體流動情況、速度、粒子流動及分布，其中綠色粒子為渣團，粒子當量直徑為 5mm。 相對于封閉式而言，半封閉 不僅可以充滿橫澆道，并且 沖擊小，紊流弱， 充型平穩(wěn)， 有利于渣團上浮 ，集渣效果好于封閉式 。 在設(shè)計澆注系統(tǒng)時，雨淋式 對于非圓類鑄件不適用， 多用于圓柱類鑄件 。 一般情況下集渣包用 得 不多，除非是一些要求較高的鑄件，一方面集渣包在造型時很麻煩，會增加勞動強度；另一方面，最重要的是集渣包特別是離心式和逆齒形充型時，對外來大顆粒渣團有較好的集渣作用，但是產(chǎn)生強力的紊流，紊流會破壞流動情況，從而破壞已形成的氧化膜，增加二次氧化，導(dǎo)致形成新的夾雜物，這些夾雜物可能 進入型腔 無法去除，這將對鑄件性能產(chǎn)生影響，在設(shè)計或使用時應(yīng)謹慎考慮。 3） 橫澆道上設(shè)置集渣包有利于提高集渣率，離心式 比梯形式和齒形集渣包集渣 效果好，但是在造型時，離心式及鋸齒形不易造型， 并且在澆注過程中 容易破壞橫澆道內(nèi)已形成的氧化保護膜， 可能會使金屬液產(chǎn)生 二次氧化 ，形成二次 氧化夾雜物進入型腔 ， 不利于減少夾雜物， 使用要慎重考慮， 梯形集渣包方便簡單，效果較好， 對于多數(shù)鑄件目前仍然采用梯形集渣包。 1 項 目 經(jīng) 理項 目 副 經(jīng) 理 項 目 總 工 質(zhì) 安 總 監(jiān)工程管理部物資管理部技術(shù)管理部檢測試驗室質(zhì)安管理部監(jiān) 督 工 程 管 理部 、 物 資 管 理部 、 檢 測 試 驗 室現(xiàn) 場 質(zhì) 檢 員 、 施 工 員施 工 班 組 3N7N承 承 承 承 承 承 承承 承3S7S承 承 承 承 承 承承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 承承 承 承 承3S7S承 承 承 承 承 承承 承 承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 承承 承3S7S承 承 承 承 承 承承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 3S7S承 承 承 承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 承承 承 承 承3S7S承 承 承 承 承 承承 承 承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 承承 承 承3S7S承 承 承 承 承 承承 承 承 承3N7N承 3S7S承 承 承承 承 承3N7N承 承 承 承 承 承 3S7S承 承 承 承 承 承e39。 UE9aQGn8xp$Ramp。 ksv*3t nGK8! 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