提高金屬型鑄造Φ120球鐵磨球工藝出品率的數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文對球墨鑄鐵件的凝固過程數(shù)值模擬軟件進行了研究與開發(fā),整套模擬軟件由前處理網(wǎng)格自動剖分程序、球鐵件模擬計算程序和后處理計算結果顯示程序三部分組成。前處理程序利用三維造型軟件提供的圖形數(shù)據(jù)接口STL格式文件,開發(fā)出了基于STL實體模型的網(wǎng)格自動剖分程序;模擬計算程序采用有限差分的方法,充分考慮材料、邊界條件和熱物性參數(shù)的非線性特征對凝固溫度場進行計算;后處理程序中,利用 Windows提供的圖形功能,實現(xiàn)了鑄件三維網(wǎng)格剖分圖形的顯示,鑄

2、件的凝固動態(tài)顯示和溫度場的顯示,并具有剖視、旋轉(zhuǎn)及縮放等圖形功能,使模擬的結果直觀化、形象化。
　　通過澆鑄法,對金屬型鑄造Φ120球墨鑄鐵磨球工藝中鑄件鑄型界面?zhèn)鳠嵯禂?shù)進行了測定。利用熱傳導反算法中的Beck非線性估算法,研究確定了鑄造凝固過程鑄件鑄型界面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的變化規(guī)律。通過研究和確定界面?zhèn)鳠嵯禂?shù),可以提高溫度場數(shù)值模擬精度,進而提高鑄造缺陷判斷的精確度。
　　將所開發(fā)的模擬軟件應用于實際生產(chǎn)的金屬型鑄造Φ120球墨鑄

3、鐵磨球工藝數(shù)值模擬中,通過計算溫度與試驗溫度的比較確定了軟件是可靠的、有效的、具有一定的實用價值。結合開發(fā)的溫度場模擬軟件,對現(xiàn)有的鑄造工藝進行優(yōu)化,其中優(yōu)化方案一通過縮小直澆道和模芯尺寸的方法使得磨球的工藝出品率有所提高。優(yōu)化方案二在優(yōu)化方案一的基礎上通過設計圓臺狀直澆道的方法將磨球的出品率提高了2.8％。優(yōu)化方案三作為一個探索性試驗,通過將澆道設計為球狀的方法將澆鑄系統(tǒng)由一模四球改為一模五球,模擬結果與試驗結果均顯示一模五球方案中第