立浇气缸盖充型及凝固过程的数值模拟

摘要

本文分析了现行气缸盖铸造工艺的优缺点及气缸盖铸件工艺的发展趋势，综合考虑了各种造型方法的特点，提出了采用底板芯工艺，制芯采用冷芯盒法和热芯盒法，浇注系统采用大流量，低流速的底注式，铸造方案采用代表气缸盖铸造工艺技术发展方向的立浇工艺。
　　根据DEUTZ气缸盖的产品结构特点和质量要求，综合分析铸造厂的实际情况，确定了气缸盖的立浇工艺。气缸盖采用立浇工艺后，铸型装配、分型面、浇注位置、铸件的温度场、铸件的收缩率等都相应地发生变化，铁水的充填方式、气体的排出、铸件的质量等都会有其新的特点。
　　为了应对新出现问题，实现对气缸盖铸造工艺的数值模拟，本文对气缸盖铸造过程中所涉及的铸造合金的热物性参数进行了实测，获得了HT250的导热率、比热、结晶潜热等热物性参数。
　　铸件建模采用Pro/E三维软件，计算机模拟软件采用德国MAGMA软件，对铸造工艺方案进行模拟。系统研究其立浇的铸件充型速度场及流场、铸件凝固过程的温度场、铸件的缩松位置预测问题。采用铸造过程数值模拟技术对铸造工艺方案进行了优化。
　　通过将铸造过程数值模拟技术优化后的工艺方案应用于生产中，将实际生产同计算机模拟技术结合起来，对模拟结果进行验证和完善。通过对实际铸件的解剖分析，验证了数值模拟结果的正确性，并通过采用内冷铁的工艺方案，最终有效地防止了铸造缺陷的产生。
　　通过对典型的气缸盖立浇铸造工艺的研究，运用计算机模拟技术和实际生产实验，研究气缸盖铸件在立浇的情况下各种因素对铸件质量的影响，总结出气缸盖立浇铸造工艺的一般规律。

目录

立浇气缸盖充型及凝固过程的数值模拟

NUMERICAL SIMULATION OF MOLD FILLING AND SOLIDIFICATION PROCESS OF A VERTICALLY CAST CYLINDERHEAD

摘 要

Abstract

目 录

绪论

选题意义

铸造过程的计算机数值模拟技术

铸件充型凝固过程数值模拟国内外研究进展

铸件凝固过程数值模拟发展概况

铸件充型过程数值模拟研究现状

本文的研究内容

气缸盖的铸造工艺现状

气缸盖的材质、熔炼和炉前处理

气缸盖的材质

孕育处理

过滤网技术

气缸盖的铸造工艺

造型方法

气缸盖的成型方案及制芯工艺

气缸盖的铸造工艺分析

清理

质量控制

消失模工艺

气缸盖的立浇（侧浇）工艺

本章小结

材料热物性参数的测试

热扩散率、比热和热导率的测试

测试项目

测试原理

试样要求及试样处理

试验结果

测量结果分析

测量结果讨论

线膨胀系数、密度及比容测试

测试项目

线膨胀系数、密度及比容的测量及计算方法

线膨胀系数、密度及比容的测量和计算结果

固相线、液相线温度和凝固潜热的测试

测试项目

测试设备

测试方法

测试结果

热物性参数测试结果

型砂和芯砂的热物性参数

本章小结

气缸盖充型凝固过程的数值模拟

气缸盖铸件的产品结构特性

气缸盖生产中存在的主要问题

“气缸盖组芯立浇”铸造工艺方案设计

铸件浇注位置的确定

砂芯设计

气缸盖数值模拟

气缸盖数值模拟的主要参数

数值模拟结果

生产验证

生产实验的设计

铸件充型模拟的验证

铸件凝固模拟的验证

本章小结

结 论

参 考 文 献

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢

个人简历