軋機機架水玻璃砂型鑄造過程數(shù)值模擬研究.pdf

1、大型鑄鋼件的鑄造過程是一個復雜的高溫動態(tài)凝固過程。由于大型鑄件具有斷面尺寸大、凝固時間長及收縮嚴重等特點,在其鑄造成形過程中容易形成縮孔疏松、裂紋和應(yīng)力變形等缺陷。鑄造過程的數(shù)值模擬技術(shù)是鑄造學科的前沿領(lǐng)域,運用它對鑄造過程進行模擬,能夠預測鑄造缺陷、優(yōu)化工藝參數(shù),從而降低生產(chǎn)成本。本文中結(jié)合某大型軋機鑄鋼機架的水玻璃砂型鑄造工藝方案,運用數(shù)值模擬方法對鑄件的凝固冷卻過程進行分析,并對缺陷進行預測,為鑄造生產(chǎn)工藝的制訂提供可靠依據(jù)。

2、r>　　 1、概述了鑄造過程數(shù)值模擬技術(shù)的研究內(nèi)容、國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀以及仿真用材料熱物性參數(shù)的研究現(xiàn)狀。分析了數(shù)值模擬的計算方法;介紹了鑄件縮孔疏松缺陷的形成機理及預測判據(jù);總結(jié)了鑄件凝固過程中溫度場、應(yīng)力場的有限元理論以及材料熱物性參數(shù)的測定方法。
　　 2、制訂了用于測定水玻璃石英砂型熱物性參數(shù)的試驗方案,運用自制的試驗裝置測定了砂型中的溫度場分布。利用熱物性參數(shù)的反算法,對實際生產(chǎn)用砂型的熱物性參數(shù)—熱導率和比熱容進行了

3、計算,得到可用于數(shù)值模擬的熱物性參數(shù)數(shù)據(jù)。同時對傳熱過程中鑄件—鑄型的界面換熱系數(shù)進行了確定,得到的換熱系數(shù)值可用于溫度場的數(shù)值模擬。
　　 3、根據(jù)某大型軋機鑄鋼機架的水玻璃砂型鑄造工藝方案,對鑄造中的冒口、冷鐵等進行了設(shè)計,建立了數(shù)值模擬的三維有限元模型。運用ProCAST軟件,對機架的凝固過程的溫度場進行了分析,預測了可能產(chǎn)生縮孔疏松的位置;分析了凝固冷卻過程中的熱應(yīng)力和殘余應(yīng)力分布規(guī)律,討論了機架的變形情況,對可能產(chǎn)生裂