离心铸造双层金属管数值模拟与工艺研究

发布时间：2019-11-02 13:22

【摘要】：在河道疏浚工程用于输送泥沙的管道中,由传统碳钢制备的铸管由于内表面受到砂石的冲刷而磨损失效,采用高硬度材料制备的整体管费用高且机加工困难。由于一种材料很难即有较好的韧性和高的硬度和耐磨性,而复合材料能够在同一零件上各部位提供不同的使用性能,双金属复合管正是基于此发展起来的,本文采用的双金属复合管是由以普通碳钢为基底,高铬铸铁为耐磨层通过一定的成型方法,使之结合为一体的复合管材,其既有优良的综合机械性能,又有较强的抗磨损能力,因此能最大限度的减少重量,并能显著提高使用寿命。本文对大直径薄壁双金属圆管的离心铸造工艺进行实验与模拟,通过对实验数据的采集,采用逆算法确定模拟软件中的关键数据—换热系数,并带入到模拟软件中,使模拟更接近于实际生产过程。并对卧式离心铸造的充型、凝固的温度场、流动场和压力场进行模拟分析。本文针对大直径薄壁离心成型难的特点,探讨各个工艺参数如转速、浇铸温度、铸型预热温度及两层浇铸的时间间隔等取值原则,通过模拟对比分析各个工艺参数的影响;讨论了两种金属的物性参数、界面结合方式与温度的关系,通过对铸件温度场的数值模拟,获得各个工艺参数对复合界面的影响,从而优化工艺参数使得两层金属能够通过扩散、熔合实现冶金结合,获得界面结合良好的双金属复合管。模拟结果如下:(1)提高外层金属的浇注温度、模型预热、增加涂料的厚度对铸件的铸造过程均起到保温作用,而铸件的保温促进了元素的扩散行为,对界面结合有利。(2)提高内层浇注温度的影响根据情况不同而不同,当内层浇注温度低于外层的初始温度时,提高内层浇注温度影响不明显,当内层浇注温度远高于外层的初始温度时,其对外层铸件的加热作用明显,能显著提高界面的结合效果。(3)对于大直径长管,通过分析温度云图,可得到两个差异显著的区域,边界部位和中心部位,通过分析给出了边界部位所占长度。分析表明观测边界区域双金属结合情况的好坏无法指示整个管件的结合情况。(4)两种金属的浇注间隔时间决定了界面结合的成败,时间过短导致混流,时间过长则界面为机械结合,本文给出了最佳间隔时间段和最佳间隔时间。
【图文】：

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图 1-1 离心铸管机平面图1.喷拉车油缸 2.涂料压送罐 3.液压站 4.操作控制台 5.喷拉车 6.接管器 7.滚轮组 8.铸型 9.浇铸小车 10.涡流制动器 11.电磁抱闸 12.电磁调速电机离心铸造双金属管的工艺过程如下：1）喷涂料过程，，将铸型加热到一定温度并以一定速率旋转，同时喷拉车的

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有限元分析流程
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG249.4;TV535

【参考文献】