扩散体铸件的凝固收缩分析及铸造工艺优化

发布时间：2017-10-26 11:03

  本文关键词：扩散体铸件的凝固收缩分析及铸造工艺优化

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【摘要】：扩散体是安全壳喷淋泵的重要零件,属于压水堆泵不承压的内件,材料为ZG0Cr13Ni4Mo,是一种低碳马氏体不锈钢。由于其属于核级安全设备的零件,各项要求都很严格,最后需做拉伸试验、冲击试验、渗透检验、射线照相检验和尺寸检验等,铸件不得有起皮、裂纹、砂眼、缩孔、缩松等缺陷;由于喷淋泵的流量、扬程等参数要求,对扩散体零件的尺寸精度要求也较高。扩散体铸件结构复杂,内部有螺旋形流道,结构梯度较大,其材料受合金元素的影响,收缩率较大,容易出现收缩缺陷,同时尺寸精度也难以保证。本课题结合企业实际生产情况,解决企业在扩散体铸件的生产过程中出现的问题。本文运用UX8.0软件对扩散体进行三维建模,介绍了初始工艺方案的设计情况,并运用Any Casting铸造模拟软件对初始工艺方案进行数值模拟,通过对充型过程和凝固过程的分析,预测扩散体可能出现的收缩缺陷,软件仿真结果与铸件实际生产结果是一致的。针对初始方案中铸件凝固过程出现了缩孔、缩松的缺陷,提出了改进措施,在铸件内圈下表面增加了一圈均匀布置的外冷铁,在底部法兰处增加了一个暗冒口;对铸件存在的尺寸偏差问题进行了分析,认为初始工艺方案采用统一的收缩率不能满足扩散体这种复杂铸件对尺寸精度的要求,通过三维扫描测出了其尺寸偏差值,确定了修模参数。为了寻找扩散体铸造工艺的最优参数,设计了正交试验,得到了最优的参数组合。通过模拟结果和生产验证,改进后的工艺方案达到了提高扩散体铸件质量的目的,改进措施是有效可行的。本课题结合CAD、CAE技术,解决了扩散体铸件在实际生产中的工艺问题,消除了缩孔、缩松缺陷,使铸件尺寸精度满足验收要求,为同样材料的铸件生产提供了参考。
【关键词】：扩散体 低碳马氏体不锈钢 铸造过程模拟 工艺研究 参数优化
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG24
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 绪论8-12
• 1.1 课题的研究目的及主要内容8-10
• 1.1.1 课题的研究目的与意义8-9
• 1.1.2 课题研究的主要内容9-10
• 1.2 铸造马氏体不锈钢的发展现状及趋势10-11
• 1.2.1 铸造马氏体不锈钢的发展现状10-11
• 1.2.2 铸造马氏体不锈钢的发展趋势11
• 1.3 本章小节11-12
• 第二章 铸件凝固过程及铸造模拟过程的理论基础12-24
• 2.1 凝固过程的传热12-14
• 2.1.1 热量的传递形式12
• 2.1.2 凝固过程的传热特点12-13
• 2.1.3 非金属型铸造铸件的传热特点13-14
• 2.2 凝固过程的收缩14-19
• 2.2.1 收缩的基本概念14-15
• 2.2.2 铸件的收缩和铸造收缩率15-17
• 2.2.3 铸件的收缩缺陷17-19
• 2.3 铸造过程数值模拟19-21
• 2.3.1 铸造充型过程的数值模拟19-20
• 2.3.2 铸造凝固过程的数值模拟20-21
• 2.4 数值模拟软件简介21-23
• 2.4.1 常用数值模拟软件主要功能简介21-22
• 2.4.2 软件简介22-23
• 2.5 本章小节23-24
• 第三章 扩散体铸件简介24-38
• 3.1 安全壳喷淋系统简介24-27
• 3.1.1 系统描述24-26
• 3.1.2 系统运行26
• 3.1.3 核级设备与常规机械设备的主要差别26-27
• 3.2 扩散体铸件27-29
• 3.2.1 扩散体铸件介绍27-28
• 3.2.2 铸件材料性能28-29
• 3.3 扩散体铸件初始工艺设计简介29-37
• 3.3.1 铸造工艺设计的依据29-30
• 3.3.2 扩散体初始工艺方案30-37
• 3.4 本章小节37-38
• 第四章 扩散体铸件的数值模拟38-50
• 4.1 前处理38-40
• 4.1.1 导入STL文件38-39
• 4.1.2 网格划分39-40
• 4.1.3 参数设置40
• 4.2 铸件充型过程模拟40-43
• 4.2.1 充型过程模拟40-43
• 4.2.2 充型过程缺陷分析43
• 4.3 铸件凝固过程模拟43-48
• 4.3.1 凝固过程模拟43-45
• 4.3.2 凝固过程缺陷分析45-48
• 4.4 本章小节48-50
• 第五章 铸造工艺方案及铸造工艺参数优化50-62
• 5.1 铸造工艺优化50-54
• 5.1.1 分型面和浇注系统50-52
• 5.1.2 冒口的优化52-53
• 5.1.3 冷铁的优化53-54
• 5.2 改进后工艺方案的数值模拟54-57
• 5.2.1 前置处理54-55
• 5.2.2 铸件充型过程模拟55-56
• 5.2.3 铸件凝固过程模拟56-57
• 5.3 铸造工艺参数优化57-60
• 5.3.1 正交试验的设计57-59
• 5.3.2 正交试验结果59-60
• 5.4 本章小节60-62
• 第六章 铸件尺寸偏差修正62-70
• 6.1 铸件尺寸偏差62-63
• 6.1.1 产生尺寸偏差的原因62
• 6.1.2 尺寸偏差的响应62-63
• 6.2 扩散体铸件的尺寸偏差63-65
• 6.2 铸件修模参数65-67
• 6.3 生产验证67-69
• 6.4 本章小节69-70
• 第七章 总结和展望70-72
• 7.1 总结70-71
• 7.2 展望71-72
• 致谢72-74
• 参考文献74-78
• 附录：在学期间的研究成果及发表的学术论文78-80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 康慧;王伟;;核电厂核级机械设备安全分级[J];电力勘测设计;2007年02期

2 孙立斌,许庆彦,柳百成;ZG0Cr13Ni4Mo不锈钢铸件微观组织的数值模拟[J];钢铁研究学报;2003年04期

3 张二红;张华龙;;马氏体不锈钢发展现状与趋势[J];煤矿机械;2014年12期

4 姜越,尹钟大,朱景川,李明伟;马氏体时效不锈钢的发展现状[J];特殊钢;2003年03期

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本文编号：1098360