基于Anycasting的滑块铸造模拟仿真及工艺优化

摘要

随着经济发展，我国正在由铸造大国转变为铸造强国，但是由此带来了能源消耗和环境污染等问题。随着铸造过程计算机数值仿真技术在实际生产中的应用，我国的铸造生产正朝向数字化、精确化、低能耗、高效率的方向发展。围绕这一方向，大量的科研成果正在以极高的效率投入到实际生产中，实现铸件在铸造过程的数字化、可视化，即可减少生产周期、保证铸造质量、降低生产成本，又可减少能源消耗、保护环境，最终实现经济效益与社会效益双赢。
　　本文结合滑块铸件的结构特点、使用环境及实际生产条件，设计滑块铸件的铸造工艺，并采用铸造模拟软件Anycasting对铸件的铸造过程的温度场及流场进行数值模拟，并以此为理论依据优化铸造工艺，消除铸件缺陷。首先，利用三维建模软件对铸件进行实体建模，分析铸件的结构特点及使用过程中受力方式，确定铸件的材质及熔炼配料。然后，根据工艺设计原则，设计了分直浇道的阶梯式浇注系统，并在铸件导轨处设计冷铁，以确保此处的组织致密。最后，运用铸造模拟软件Anycasting对滑块铸件铸造过程进行数值模拟，探究铸件充型和凝固过程的温度场和流场分布规律，预测了铸造缺陷的发生位置及分布情况，并以此作为优化铸造工艺、消除铸造缺陷的理论依据。此外，通过正交试验法优化铸造工艺参数，提升铸件内部质量。
　　试验结果表明，通过优化铸造工艺和工艺参数后，铸件在1320℃的浇注温度、40mm/s的入口浇注速度下，铸件充型过程快速、平稳、完整，基本符合“顺序充型”原则；凝固顺序合理有序，基本符合球墨铸铁“同时凝固”原则。同时，铸件内的缩（孔）松缺陷得到有效消除；导轨处的凝固时间合理，组织致密，满足实际生产对铸件质量的要求。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 铸造业发展现状及趋势

1.3 铸造模拟技术发展现状

1.4 研究内容及意义

第二章 铸造数值模拟理论

2.1 充型过程数值模拟理论

2.2 凝固过程数值模型及求解方法

2.3 收缩模型及缺陷判断依据

2.4 本章小结

第三章 滑块铸件工艺设计

3.1 结构及工艺特点

3.2 铸件材质

3.3 合金的熔炼

3.4 铸造工艺设计

3.5 砂芯设计

3.6 浇注系统设计

3.7 补缩及冷却系统设计

3.8 本章小结

第四章 铸造过程模拟

4.1 模拟前处理

4.2 充型过程分析

4.3 凝固过程分析

4.4 缺陷分析

4.5 本章小结

第五章 铸造工艺参数优化

5.1 冒口优化

5.2 工艺参数优化

5.3 本章小结

结论

参考文献

在读期间公开发表的成果

致谢