鑄造缺陷的三維重構(gòu)及其對(duì)鑄件服役性能的影響.pdf

1、鑄造是一種包含了大量復(fù)雜物理化學(xué)過(guò)程的金屬成型方法。在鑄造過(guò)程中伴隨著各種鑄造缺陷,如縮孔、縮松、裂紋、變形等。在凝固過(guò)程中,縮孔縮松缺陷對(duì)于鑄件質(zhì)量的影響是非常大的。由于鑄件結(jié)構(gòu)、金屬熔煉、工藝設(shè)計(jì)等方面的原因,鑄件在凝固時(shí)都會(huì)出現(xiàn)或多或少的縮孔縮松缺陷。縮孔縮松缺陷的存在不僅破壞材料的局部連續(xù)性,也大幅度地降低了材料的力學(xué)性能和機(jī)械性能,使得材料過(guò)早斷裂和失效。并且由于縮孔縮松缺陷的存在會(huì)使鑄件質(zhì)量低劣,嚴(yán)重地影響了鑄件的服役性能。

2、
　　 在鑄造生產(chǎn)過(guò)程中,絕大多數(shù)的研究都集中在通過(guò)改進(jìn)工藝方案或優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來(lái)把缺陷率降到最低,而在結(jié)構(gòu)分析領(lǐng)域中很少考慮鑄件缺陷的存在,導(dǎo)致鑄件的服役性能與實(shí)際含有缺陷鑄件的分析結(jié)果有較大的差別。然而正是由于這些局部缺陷的存在使得鑄件過(guò)早的失效與破壞。
　　 為了完整和準(zhǔn)確地分析含有縮孔縮松類缺陷鑄件的受力情況和疲勞性能,將鑄造模擬、結(jié)構(gòu)分析和疲勞分析三者有機(jī)地結(jié)合起來(lái),充分考慮缺陷特征對(duì)鑄件機(jī)械性能及服役性能的影響

3、。該研究方法的分析結(jié)果與實(shí)際鑄件的分析結(jié)果更為真實(shí)、更加吻合。
　　 本文采用數(shù)值三維重構(gòu)的方法獲取了鑄件試樣中孔洞缺陷的特征,并將缺陷信息映射到有限元網(wǎng)格模型上,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了含孔洞缺陷的非均質(zhì)有限元模型的受力及疲勞分析,獲得了缺陷特征對(duì)鑄件服役性能及疲勞性能的影響規(guī)律。通過(guò)對(duì)無(wú)缺陷鑄件試樣和有缺陷鑄件試樣的力學(xué)性能分析發(fā)現(xiàn),有缺陷鑄件的應(yīng)力分布比無(wú)缺陷鑄件的應(yīng)力分布大,并且兩者的應(yīng)力集中部位也不相同,隨著孔洞缺陷的不斷增加