QT450-10過橋箱鑄造工藝數(shù)值模擬及其優(yōu)化設計.pdf

1、過橋箱是重型汽車上安裝輪間差速器的部件,與主減速器殼體相連接,在汽車行駛過程中會受到很大的沖擊和振動。本文的主要目的是對砂型鑄造球墨鑄鐵過橋箱的鑄造工藝進行設計和研究,采用鑄造模擬軟件對過橋箱的鑄造充型和凝固過程進行數(shù)值模擬,分析可能產(chǎn)生的鑄造缺陷類型及其形成原因,進而對過橋箱的鑄造工藝進行優(yōu)化,以消除鑄造缺陷,提高產(chǎn)品質(zhì)量。
　　根據(jù)過橋箱的結(jié)構(gòu)特點及性能要求,設計出過橋箱的頂注式初始鑄造工藝方案,采用華鑄CAE軟件對初始方案的

2、充型和凝固過程進行數(shù)值模擬,發(fā)現(xiàn)頂注式方案的鐵液充型不平穩(wěn),易發(fā)生卷氣、夾雜現(xiàn)象,而且由于過橋箱的主體薄壁處首先凝固,導致過橋箱的法蘭和底部厚壁處需要使用不同的冒口進行補縮,造成鑄件的工藝出品率低下,而且補縮效果不好。凝固結(jié)束時過橋箱的法蘭和大軸承孔處形成了較嚴重的縮孔和縮松缺陷,體積為4.42cc。
　　從加強補縮和改善鑄件的剩余液相分布兩個方面對過橋箱的頂注式初始鑄造工藝方案進行優(yōu)化,在法蘭上遠離補縮系統(tǒng)處增設暗冒口,在暗冒口

3、上設置出氣孔,以加強法蘭處的補縮,并排出鐵液因紊流而卷入的氣體。在過橋箱的大軸承孔和大凸臺處放置冷鐵,加快底部厚壁處鐵液的凝固速度。改變明冒口的冒口頸截面形狀和面積,發(fā)現(xiàn)適當增大冒口頸截面積可以增強冒口的補縮能力,而且寬扁狀的冒口頸截面形狀更有利于補縮。最佳的冒口頸截面尺寸使鑄件上的縮孔、縮松體積減小為1.41cc。
　　由于頂注式方案不能完全消除縮孔、縮松缺陷,本文設計出過橋箱的底注式鑄造工藝的初始方案。從底注式初始方案的充型模

4、擬結(jié)果中發(fā)現(xiàn)鐵液的充型過程快速平穩(wěn),從凝固模擬結(jié)果中發(fā)現(xiàn)鑄件上形成了自下而上的凝固順序,但是由于冒口補縮時間過短,使鑄件上形成了體積較大的獨立液相區(qū),導致凝固結(jié)束后產(chǎn)生縮孔缺陷,體積為2.43cc。從改變冒口參數(shù)的方面對初始方案進行優(yōu)化,發(fā)現(xiàn)冒口的高度過大時,不僅不能使冒口起到很好的補縮作用,反而會在冒口凝固時反吸鑄件內(nèi)的鐵液,造成縮孔、縮松體積的增大。最佳的冒口參數(shù)使過橋箱鑄件上的縮孔、縮松缺陷全部被消除。
　　本文通過數(shù)值模擬