【正文】 ： 材料工程學(xué)院 年級(jí)專(zhuān)業(yè)： 2020 級(jí)材料成型及控制工程 指導(dǎo)教師： 周洪 副教授 二〇一一年六月 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 I 摘 要 夾雜缺陷對(duì)鑄件產(chǎn)生嚴(yán)重破壞作用。 計(jì)算機(jī)在鑄造上的應(yīng)用和發(fā)展 我國(guó)是一個(gè)鑄造大國(guó)卻不是鑄造強(qiáng)國(guó)，要想成為一個(gè)鑄造強(qiáng)國(guó)，就必須 向鑄造強(qiáng)國(guó)看齊，適應(yīng) 當(dāng)代世界經(jīng)濟(jì)全球化、快節(jié)奏的趨勢(shì)，做到市場(chǎng)反應(yīng)快速、低成本 、 高質(zhì)量 、高效率 ，這就必須對(duì)傳統(tǒng)鑄造業(yè)進(jìn)行提升 和改革 。 FLOW3D 的主要 優(yōu) 勢(shì) ：?jiǎn)我卉浖缑嬲狭怂袉?wèn)題的網(wǎng)格劃分、參數(shù)設(shè)置、模擬計(jì)算和后處理，通過(guò)選擇模型、選擇求解方程和求解方式 (隱式、顯式 )，實(shí)現(xiàn)全參數(shù)化控制 ； 流場(chǎng)仿真效果出眾，尤其是高速流動(dòng) ； 基于有限差分法的網(wǎng)格劃分， 可自動(dòng)劃分網(wǎng)格并提供多組塊網(wǎng)格劃分， 操作簡(jiǎn)單、不易出錯(cuò)，并且使用了自由網(wǎng)格技術(shù)，網(wǎng)格不易失真 【 7】 。但是，在澆注系統(tǒng)安置過(guò)濾網(wǎng)也有很大局限性，首先，過(guò)濾網(wǎng)的加入不能充分發(fā)揮直澆道的液態(tài)補(bǔ)縮能力，鑄件工藝出品率顯著降低。除此之外， 文獻(xiàn) [13]和 [14]中 明確指出要使橫澆道具有集渣作用，其中一個(gè)必要條件是橫澆道高度必須大于內(nèi)澆口的吸動(dòng)區(qū)。適用于鑄鐵的濕型小件及干型中、大件。 表 不同 橫澆道結(jié)構(gòu)形式 及尺寸 續(xù) 臺(tái) 階 式 橫澆道 長(zhǎng)度上發(fā)生轉(zhuǎn)折，充型過(guò)程，易 發(fā)生擾動(dòng) 。 本文 對(duì)上述 四種常見(jiàn)集渣包 （ 順齒、逆齒、離心式 、 梯形 ）和無(wú)集渣包 進(jìn)行模擬仿真， 然后將設(shè)置集渣包的模擬結(jié)果與無(wú)集渣包進(jìn)行對(duì)比分析。充填過(guò)程中，可觀察粒子的在橫澆道和集渣包運(yùn)動(dòng)情況及最終粒子在型腔和集渣包分布情況。 設(shè)置集渣包對(duì)集渣效果影響 根據(jù)第三組數(shù)據(jù) ， 集渣效率： 離心式＞梯形＞逆齒＞順齒＞無(wú)集渣包 。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 參考文獻(xiàn) 20 參考文獻(xiàn) [1] 張毅 ， 鄔君飛 . 鋼中非金屬夾雜物的分析研究進(jìn)展 [J]. 寶鋼技術(shù) ， 2020， 25(2)： 3740. 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[15] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)鑄造分會(huì) . 鑄造手冊(cè)（第五卷） qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 QA9wkxFyeQ^! dj sXuyUP2kNXpRWXm Aamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE% amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 qYp Eh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。 2） 忽略阻流系數(shù)影響，橫澆道截面的變化 或 彎曲 會(huì)增加 流動(dòng)的 不穩(wěn)定性 ，不利于 渣團(tuán)上浮 ， 渣團(tuán)不易被截獲。因此 流速低、流動(dòng)穩(wěn)定更有助于渣團(tuán) 上浮，渣團(tuán)更容易被截獲，而 截面變化及彎曲 增加充型的不穩(wěn)定性，增強(qiáng)紊流，不利于渣團(tuán)上浮。 不同澆注系統(tǒng) 類(lèi)型的 仿真過(guò)程 在仿真封閉式、半封閉、開(kāi)放式三種澆注系統(tǒng)集渣過(guò)程中，可以觀察：橫澆道充滿(mǎn)情況；充填型腔的穩(wěn)定性或者充填速度；粒子在型腔和橫澆道的分布情況。 根據(jù)理論情況， 金屬流入 集渣包 時(shí)，斷面會(huì)突然增大，導(dǎo)致流速大大降低并在集渣包內(nèi)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，渣團(tuán)就會(huì)向旋轉(zhuǎn)中心集中、浮起留在集渣包頂部。本文將以幾種典型常 見(jiàn) 的橫澆道變化形式 【 20】 做研究，主要 包括 截面積變化、橫澆道有臺(tái)階、頂注雨淋式。其中探討的主要內(nèi)容包括澆注系統(tǒng)類(lèi)型、橫澆道的結(jié)構(gòu)形式、集 渣包的使用幾方面。 另一方面影響橫澆道集渣的因素很多，不僅僅只與橫澆道自身有關(guān)，還與直、橫、內(nèi)澆道的配合 ，金屬液粘度、流速等有關(guān)。 澆注過(guò)程產(chǎn)生的夾雜 物 主要有：鋼流的二次氧化；塞頭、水口、中注管、場(chǎng)道磚受鋼流浸蝕或沖刷的產(chǎn)物 ；澆 包中的 熔 渣和錠模的保護(hù)渣所帶入的夾雜物。 FLOW3D 簡(jiǎn)介 由于本課題是以 FLOW3D 仿真軟件作為 研究 基礎(chǔ)， 下面 對(duì) FLOW3D 軟件進(jìn)行 簡(jiǎn)要介紹 。但是 無(wú)論何種鑄造方法 都無(wú)法避免一個(gè)普遍 存在的問(wèn)題— 鑄件缺陷，鑄件缺陷 嚴(yán)重影響鑄件的性能，甚至導(dǎo)致 廢品，部分鑄件廢品率甚至達(dá)到 30%，這 必然加大材料的浪費(fèi)，增加勞動(dòng)強(qiáng)度，促使 生產(chǎn)成本 提高 。 關(guān)鍵字 集渣 ，橫澆道， FLOW3D，澆注系統(tǒng) 類(lèi)型 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文） ABSTRACT II ABSTRACT Inclusion defects seriously damage the casting quality. In pouring process, the runner has a function to capture inclusions. To explore the effect of drag collection of runner,This paper takes % carbon steel for example, and it studies the effect of the form of runner, the type of gating system, the dirt trap on drag collection by using FLOW3D simulation software . Simulation results show that: runner residue being filled can significantly improve the collection efficiency, and the semiclosed gating system is better than the closed and the open one。 數(shù)據(jù)顯示 ， 采用計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)可以縮短產(chǎn)品試制周期的 40%，降低生產(chǎn)成本 30%，生產(chǎn)效率提高 25%【 5】 ，因此越來(lái)越多的公司加大了對(duì)計(jì)算機(jī)模擬軟件的研究，并取得了不錯(cuò)的成果 。 橫澆道集渣原理 夾 雜缺陷 對(duì)鑄件的影響 鑄件中夾 雜物 對(duì)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、金屬 氧化物、硫化物、硅酸鹽或氮化物等，其來(lái)源甚為復(fù)雜 。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(jì)（論文） 緒 論 4 金屬液，除此之外 它 還有一個(gè)重要作用就是儲(chǔ)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。設(shè)計(jì)出研究需要的各種實(shí)驗(yàn)方案，利 用 FLOW3D 進(jìn)行模擬仿真， 并以粒子作為渣團(tuán)， 最后將進(jìn)入型腔的粒子數(shù)作為 實(shí) 驗(yàn)結(jié)果。 在設(shè)計(jì)上述三種澆注 系統(tǒng)時(shí)，其中內(nèi)澆道 截面 形式為長(zhǎng)方形 ， 截面面積 S 內(nèi)=， 查閱文獻(xiàn) [5]取 橫澆道截面為梯形，直澆道 截面 為圓形 。 集渣包的形式 很 多， 對(duì)于 不同形式的集渣 包，集渣 效果也不盡相同。 參數(shù) 基本 設(shè)置包括 Global、Physies（物理參數(shù)）、 Fluids（流體設(shè)置）、 Meshingamp。 開(kāi)放式 澆注系統(tǒng)金屬液無(wú)法充滿(mǎn)橫澆道， 渣團(tuán)無(wú)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(mǎn)，集渣效果好，因此可以說(shuō)橫澆道充滿(mǎn)對(duì)提高集渣效果具有重要作用。 總之，集渣包有利于提高集渣率，減少鑄件夾雜。 大學(xué)生活 真的是 無(wú)限精彩 ，但時(shí)間永遠(yuǎn)無(wú)法停滯，四年 一晃而過(guò)，回首走過(guò)的歲月，大學(xué) 留給我 太多的回憶，但當(dāng)我寫(xiě)完這篇論文之際，也是我離別時(shí)，此時(shí)此刻我心中無(wú)限的惆悵，有千言萬(wàn)語(yǔ)想說(shuō)，但卻不知從何說(shuō)起，現(xiàn)在 除了 ―感謝 ‖兩個(gè)字， 我真的不知道 說(shuō)什么表達(dá)我此時(shí)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(shuō)一聲感謝 ，你們給予我太多關(guān)心、幫助、支持、鼓勵(lì)、知識(shí)，今后我一定用我的努力來(lái)回報(bào)你們，回報(bào)社 會(huì)。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ks v*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$U*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 6a*CZ7H$dq8Kqqf HVZFedswSyXTyamp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。 d39。 粒子大小對(duì)集渣效果影響 根據(jù)前面的設(shè)計(jì)情況，第二組平直橫澆道和第三組無(wú)集渣包是完全相同澆注系統(tǒng)，而模擬過(guò)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。 橫澆道形式對(duì)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