熔模铸造喷嘴本体铸件浇注补缩系统的设计.docxVIP

熔模铸造喷嘴本体铸件浇注补缩系统的设计 一般来说，铸造模中的铸造铸造件除了具有较大的尺寸精度和表面质量要求外，而且内部的质量要求也非常高。通常需要进行x射线检查，以满足不同质量要求。传统的熔模铸造生产周期较长，要通过铸造工艺设计和反复的试验和结果验证，最终才能确定一套合适的工艺方案。这种方式已不能满足行业的快速发展。 本文通过计算浇注补缩系统，利用Pro Cast模拟软件对喷嘴本体铸件的凝固过程进行模拟计算，以获得更准确的温度场，得到凝固过程以及缺陷分布情况等可视化结果。分析铸造工艺的可行性，为优化铸造工艺方案提供指导，最终获得满足技术要求的合格铸件 1 铸造送料系统的设计和硬化模拟 1.1 腰形搭子与螺栓孔 喷嘴本体铸件材料为ZG10Cr14Ni5Mo2钢，尺寸精度为GB/T6414中CT6级，选用熔模铸造方法铸造而成。最大轮廓尺寸为134mm×96mm×70mm，主要由下面几部分组成：顶面尺寸R12mm×43mm×20 mm的腰圆搭子，直径为准22、准20 mm的圆柱搭子，83 mm×58 mm×12 mm的法兰，R7mm×20.9 mm的腰形杆，准36 mm外径×准18 mm内径×37 mm孔深×46 mm总高的带底的圆筒。零件要加工准3、准4mm的通过腰形杆、法兰和腰形搭子随形油孔，准22、准20 mm的圆柱搭子上加工准9、准8 mm的油孔，法兰上加工4-准10.5mm的螺栓孔。因此，铸件要求不得有缩孔、缩松类缺陷，须经射线检查，要求不允许存在直径大于准0.5mm的铸造缺陷。铸件结构如图1所示。 根据铸件的结构，铸件上腰形搭子、两个圆柱搭子和法兰形成一较大的热节，腰形杆与圆筒相交处形成另一个热节，且圆筒部分为一细小的盲孔，其散热条件差，增大了此处热节，其值大于杆的尺寸；由于腰形杆细长，为一杆状结构，补缩距离较短，铸件通过在腰形搭子处设置补缩浇注系统，不足以解决此处的收缩问题，需要在此处单独设置内浇口进行补缩。本文通过计算浇注补缩系统，利用Pro Cast模拟软件对铸件的充型和凝固过程进行模拟计算，以获得更准确的温度场，计算出缺陷存在的位置，并进行工艺优化，最终获得满足技术要求的健全、合格的铸件。 ZG10Cr14Ni5Mo2马氏体不锈钢凝固特性要求为逐层凝固，因此铸件采用顺序凝固。熔模铸造浇注补缩系统具有充填、配热、补缩作用，合理设置浇注补缩系统，使缩孔、缩松缺陷位于浇注补缩系统中，可获得内在致密的铸件。 对于喷嘴本体铸件，因存在两个需要补缩的热节，且具有一定的高度差，故此采用顶注和侧注联合浇注方式的补缩系统，工艺上设置内浇口、横浇道、浇口杯。内浇口设在热节部位，内浇口、横浇道凝固迟于热节凝固，保证铸件的补缩和顺序凝固。 铸件上内浇口设置部位的热节圆直径大小采用比例因数法确定内浇口的尺寸 横浇道的计算采用公式：D 由以上公式及铸件热节圆尺寸计算出浇注补缩系统的尺寸为：(1)腰形搭子处：D 1.2 铸件凝固过程模拟分析 运用Pro Cast铸造模拟软件对喷嘴本体铸件的充型和凝固过程进行模拟计算，以便获得更准确的温度分布和凝固进程，从而计算出是否存在缩孔、缩松等其它铸造缺陷，并可推断出产生各种缺陷的原因，进而改善工艺条件，保证获得高质量的铸件。 利用UG软件进行三维建模，将模型导入Pro Cast中，选用熔模铸造计算模块，模拟参数设置为：铸件材质为ZG10Cr14Ni5Mo2钢，重力浇注，型壳材料选择锆砂，传热系数为200 W/（m 图3为凝固过程的数值模拟结果，图4为数值模拟的缩孔、缩松位置。从模拟结果分析可知，随着温度降低，凝固顺序由铸件到浇注补缩系统，铸件中未出现孤立液相区，最后凝固在浇口杯内，实现了顺序凝固的目的，铸件中不出现缩孔、缩松缺陷。故所设计的浇注补缩系统是可行的。 2 x射线探伤检查 把Pro CAST模拟计算后得出的铸造工艺用于试生产，首批试制4件，经测量，铸件主要尺寸均在GB/T6414规定的CT6级以内；经X射线检验，在铸件中未发现缩孔、缩松类缺陷，满足射线探伤要求，X射线探伤检查结果如图5所示。然后进行了50件小批量的生产，铸件检验合格，加工后零件符合要求，装机试验后使用良好，这也验证了Pro CAST模拟计算的准确性。 3 cast模拟计算结果分析 对喷嘴本体铸件，采用顶注和侧注联合浇注方式的浇注补缩系统，确定了浇注系统各组元的尺寸，解决不同高度上热节补缩的需求；运用Pro Cast模拟计算软件，对铸件的充型和凝固过程进行熔模铸造重力模拟计算，得到了铸件温度分布，缩孔、缩松分布。进行了小批量的生产验证，铸件检验合格，加工后零件符合要求，装机试验后使用良好。