复杂铸件三维温度场有限元分析_马兆敏.pdfVIP

第 14 卷　第 1 期 　　　　　　　　　　广 西 工 学 院 学 报 　　　　　　　　　　　V o l 14　N o 1 2003 年 3 月 　JOU RN AL O F GU AN GX I U N IV ER S IT Y O F T ECHN OLO GY　　　 M ar 2003 文章编号　100464 10 (2003) 0 1005405 复杂铸件三维温度场有限元分析 1 2 3 马兆敏 , 沈炜良, 李文娟 ( 1 广西工学院电控系, 广西 柳州　545006; 2 广西大学, 广西 南宁　530004; 3 山东大学, 山东 济南　25006 1) 摘　要: 对柴油机缸盖铸件三维温度场进行有限元分析, 得到从浇注到室温全过程的温度场, 计算结果表明三维温 度场的数值模拟能反映铸件冷却过程温度场的变化, 与实测结果相符合。并评价了三种落砂温度工艺方案, 结果表 明落砂时间对铸件残余应力的大小有很大影响。 关　键　词: 铸造; 凝固过程; 有限元; 温度场; AN SY S 中图分类号: T G2 13　　　　文献标识码: A 0 前言 　　某厂生产的6 105 柴油机缸盖在生产、使用过程中出现开裂现象。缸盖产生裂纹的原因比较复杂, 在铸造 过程中形成的残余应力是其中原因之一。本文利用AN SY S 有限元分析计算软件, 对缸盖铸件凝固温度分布 变化进行计算机仿真, 研究开箱温度对铸件残余应力分布规律的影响, 为实际铸件的残余应力分析和选择合 理的降低残余应力工艺提供基本依据。并在生产现场对 6 105 型柴油机缸盖铸造凝固过程温度场进行测量, 以验证模拟计算的可靠性。 1 6105 柴油机缸盖铸件简介 　　6 105 型缸盖为六气缸柴油机缸盖。铸件为箱型, 内部设有进排气道、冷却水腔、润滑油孔道、起动阀、安 全阀、压力测量装置等。铸件最薄部位尺寸为 5 , 最厚部位尺寸为 30 , 属于高强度薄壁复杂铸件。由于 mm mm 其结构复杂, 工厂中生产分两段铸造而成。材质为 250, 每段铸件外型尺寸为 430 ×254 ×104 , H T mm mm mm 重量约为 40k g。机加工后缸盖铸件的实物图如图 1 所示。 图 1 缸盖铸件机加工后的实物照片 2 铸件凝固过程三维温度场有限元分析 2 1 连续温度场数学模型 　　铸件凝固过程基本上可看成一个不稳定导热过程。其数值模拟计算依据的基本数学模型即为不稳定导 收稿 日期: ( ) 作者简介: 马兆敏 1975 , 女, 山东兖州人, 广西工学院电控系助教, 工学硕士。 第 1 期 　　　　　　　　　　　　　　　 马兆敏等: 复杂铸件三维温度场有限元分析 55 [ 1 ] 热偏微分方程。对于三维问题, 数学表达式为 : T T T T C = ( ) ( ) ( ) Q ( ) p k + k + k + 1 t x x y y z z 　　 上式方程左边表示热积蓄项, 方程右边第一、二、三项表示导热项, 第四项为潜热项。