基于ProCAST船用柴油機汽缸套離心鑄造工藝設計與優(yōu)化.pdf

1、船用柴油機汽缸套是船舶動力系統(tǒng)核心工作零件,在使用過程中對汽缸套的材質與力學性能有很高的要求。因此對汽缸套的立式離心鑄造過程的相關工藝參數(shù)進行數(shù)值模擬分析,可以有效的預測缺陷,優(yōu)化工藝,提高鑄件的質量。論文研究的主要內(nèi)容與工作如下:
　　(1)闡述論文研究的數(shù)值模擬的基本理論,其中包括鑄造充型過程、凝固過程、應力場以及鑄造微觀組織等方面的數(shù)值模擬分析。立式離心鑄造基本理論與特點,依據(jù)鑄造設計理論計算鑄造工藝參數(shù)確定原始的鑄造工藝參

2、數(shù)方案。
　　(2)通過對鑄造實際工況的分析,運用Pro/E對汽缸套澆注系統(tǒng)進行三維實體建模和有限元面網(wǎng)格劃分,通過ProCAST完成汽缸套澆注系統(tǒng)體網(wǎng)格劃分以及前處理相關參數(shù)的設置。
　　(3)在立式離心鑄造汽缸套成型的過程中,汽缸套內(nèi)部有時會產(chǎn)生氣孔與夾雜物的缺陷,一般情況下氣孔與夾雜物會在汽缸套的內(nèi)部偏上方的位置出現(xiàn),這主要是因為氣泡質輕,在鑄造成形的過程中受到浮力先上運動,同時質量大的溶質在離心力的作用不斷甩向汽缸套

3、外壁,氣泡與夾雜物被擠向汽缸套內(nèi)壁。在金屬液凝固時,氣泡沒有完全逸出而留在汽缸套內(nèi)部,夾雜物沒有完全排擠到汽缸套內(nèi)壁邊緣而留在汽缸套內(nèi)部。
　　(4)在鑄造成型過程中,汽缸套在徑向方向上是按照從外向內(nèi)順序凝固,汽缸套內(nèi)部基本上不存在縮松、縮孔的缺陷,而傳統(tǒng)的砂型鑄造汽缸套是糊狀凝固,汽缸套內(nèi)部很容易在產(chǎn)生縮松、縮孔缺陷。
　　(5)立式離心鑄造汽缸套時,金屬液中的枝晶是沿著徑向從外向內(nèi)生長,這樣鑄造出來的汽缸套在工作過程中耐

4、磨性能非常好,而臥式離心鑄造汽缸套時,金屬液中的枝晶是沿著軸向生長,鑄造出來的汽缸套在工作過程中,耐磨性能相對立式鑄造的汽缸套差,使用壽命也低。
　　(6)立式離心鑄造汽缸套的上端部易產(chǎn)生白口。金屬液在成型過程中,最后達到型腔上端部的金屬液,在充型過程中已經(jīng)損失一部分熱量,型腔的上端屬于自由表面,冷卻快,所以,該處的金屬液在較大過冷度下迅速凝固而產(chǎn)生白口缺陷。
　　(7)立式離心鑄造汽缸套過程中,汽缸套使用合金鑄鐵材料,在凝

5、固過程中,硬質合金氧化物形成硬質骨架,增強了汽缸套的耐磨性能,同時汽缸套微觀組織晶粒細小,也提高了汽缸套的布氏硬度、拉伸強度等力學性能。
　　(8)立式離心鑄造汽缸套的過程中,金屬液要以平穩(wěn)的澆注速度澆注型腔。這樣做可以確保金屬液在平穩(wěn)充型,以順序凝固的方式凝固,同時在平穩(wěn)的充型過程中,可以減少氣泡和夾雜物的缺陷;此,在確保氣泡與夾雜物缺陷很少的前提下,選擇較小的轉速。
　　研究表明:在鑄造過程中,采取優(yōu)化后的工藝參數(shù):澆注