球墨铸铁冒口CAD开发文献综述.doc

山 东 大 学 本科毕业设计（论文）文献综述 设计题目：基于Sinovation的球墨铸铁冒口CAD的开发 作者所在系别：材料科学与工程学院 作者所在专业：材料成型及控制专业 作者所在班级：07级铸造 作者姓名：贺关水 作者学号：20071501060 指导教师姓名：郑洪亮 完成时间：2011年1月 摘要：冒口系统的设计是铸造工艺设计中很重要的内容，对球铁件冒口系统的设计原理及计算方法进行了深入的讨论很有必要．本文对冒口CAD软件基于第三方软件(如CAE软件[0]、Pro/E[1]、SolidWorks[2]、AutoCAD[3]、ANSYS[4]等)平台上的二次开发、采用Visual C／C++和OpenGL开发不借助于任何第三方软件的完全独立的铸造浇冒口系统CAD软件开发[5]及仅仅是冒口系统的图形处理进行综述。目前冒口系统CAD软件包开发主要成果有：基于Pro／E的铸钢件工艺CAD系统冒口模块开发[1]、基于ANSYS的铸件冒口系统CAD的开发[4]、基于AutoCAD2000 的铸铝件冒口CAD[3]、基于So- lidWorks2001的冒口CAD模块开发[2] 、基于华铸CAE和UG平台开发的铸造CAD／CAE铸钢件智能冒口优化设计CAD系统[0]等。本文还提出了在球墨铸铁冒口系统CAD开发研究中目前存在的新科学问题。 关键词：铸造工艺、冒口系统CAD；球墨铸铁；CAE、UG、Pro/E、ANSYS、SolidWorks、Visual C++、AutoCAD 0 前言 近年来，计算机技术的发展突飞猛进，已经渗透到各个学科领域。铸造工艺设计引入计算机技术，能够将计算机的快速准确和工艺设计人员的经验、思维、综合分析能力结合起来，在优化铸造工艺、预测铸件质量、确定铸造方案、估算铸件 成本、显示并绘制铸造工艺图等方面具有明显的优势，能够缩短工艺设计周期，提高设计水平，有利于提高产品质量和更新换代，提高产品市场竞争力，带来显著的经济效益[3]。于是人们想出各种方法并结合不同的计算机软件设计出快速绘制冒口的冒口CAD软件包。 1 球铁件凝固特点及设计冒口的必要性 球铁铸件的使用性能一方面取决于由微观组织决定的性能,如石墨球数,球化率和金属基体,另一方面还取决于铸件中存在的宏观和微观缩孔。为了获得优质球铁产品,最重要和关键的步骤就是设计出补缩系统[6]。 同灰铸铁一样，球墨铸铁在凝固后期共晶转变时，石墨的析出同样会产生体积膨胀，但是它产生缩松的倾向却比灰铸铁大得多．因为球墨铸铁共晶团的石墨核心是在奥氏体包围下长大的，石墨球长大时所产生的体积膨胀要通过奥氏体的膨胀来发生作用，这个膨胀只有一小部分被传递到枝晶间的液体上，而大部分却是作用于相邻的共晶团或初生奥氏体骨架上，正因为如此，导致了球墨铸铁产生缩前膨胀的倾向比灰铸铁大得多．另外，球墨铸铁呈“糊状凝固”，在整个凝固期间它的外壳的坚实程度远远比不上灰铸铁，如果铸型刚性不够，会使石墨化产生的体积膨胀的大部分消耗于外壳膨胀，结果枝晶间或共晶团之间的内部液体的液态和凝固收缩得不到补偿，导致铸件产生缩松甚至缩孔．所以球铁件一般要设置冒口进行补缩[7]。如果铸型刚度足够大，无退让，石墨化膨胀力不就有可能将缩松压合，这样就可以设计合适的壁厚铸件使得铸造工艺设计时略去冒口，从而节省冒口金属，清理铸件冒口和打磨冒口的工作量，大大节约成本。 2 冒口作用及设计内容 冒口用以防止铸件出现收缩类缺陷，冒口还有排气及汇集浮渣和非金属夹杂物的作用，因此合理的冒口设计，对保证获得优质铸件有十分重要的意义。 冒口的设计包含两部分内容，一是冒口设置的位置选择，二是冒口尺寸的设计。 3 冒口及冒口颈设计原则 3.1 设计球铁件冒口时，必须满足下面两个基本的补缩条件： (1)保证冒口比铸件补缩部分晚凝固。 (2)要求冒口中有效补缩的金属液体积等于或大于浇入铸型中总金属量的体收缩值． 3.2 设计球铁冒口颈是，满足以下条件： 冒口颈保证冒口金属液顺利通过，不影响补缩。 （2） 冒口颈应在铸件开始大量凝固前凝固完毕．以便使铸件在大量凝固时形成一个封闭系统，有利于提高铸件内石墨化膨胀的内压力，从而提高铸件的致密性． 4冒口设计方法及程序实现的研究进展 4.1 基于CAE软件的铸钢件冒口设计方法 4.1.1 冒口位置的确定 一般来说冒口应放在铸件断面的厚大处(热节点)，这就要求计算机能够自动有哪些信誉好的足球投注网站和寻找热节点位置。 4.1.2 冒口尺寸的计算 采用两种计算方法进行冒口尺寸的计算。 （1）利用凝固时间计算模数 根据传统冒口设计资料，凝固时间τ与模数M之间存在 τ=?M2 式中 ?--凝固系数，同种材质的凝固系数相同。 而冒口起补缩作用的条件： t冒t件 η·ε·V冒ε·(V冒+V件) 式中 t冒——冒口的凝固时间； t件