基于实用冒口及均衡凝固技术的球铁冒口设计方法研究

发布时间：2020-09-03 18:28

　　在利用球墨铸铁膨胀及自补缩特性进行冒口设计时,既可使用实用冒口,又可使用均衡凝固技术设计冒口。在生产实践中,使用者往往根据生产设计经验及使用习惯选择其中一种方法进行设计。而选用不同的冒口设计方法,使得铸件工艺出品率、铸件质量不同。基于上述情况,本课题对两种冒口设计方法进行对比研究。首先从凝固理论层面分析球铁实用冒口和均衡凝固技术设计冒口的依据、分类及方法,对比不同情况下两种冒口设计方法的适用条件、设计原理及影响冒口设计的因素,从而找出两种冒口设计方法的区别与联系。对DISA造型线生产的连杆以及树脂砂造型和黏土砂造型的轴封体,分别使用实用冒口及均衡凝固技术进行冒口设计,并通过ProCAST数值模拟软件进行模拟,结果表明,选取球墨铸铁件冒口设计方法时可依据:在铸型强度低、0.48cmMc2.5cm条件下,优先选用控制压力冒口;在铸型强度高、0.48cmMc2.5cm条件下,对比直接实用冒口和均衡凝固技术中设计冒口的模数,选取冒口模数较小的设计方法;在Mc≤0.48cm条件下,优先选用实用冒口中浇注系统当冒口;在铸型强度高、Mc≥2.5cm及Q_m≥20kg/cm~3条件下,优先选用均衡凝固技术中的无冒口铸造方法;在铸型强度高、Mc≥2.5cm及Q_m20kg/cm~3条件下,优先选用实用冒口中的无冒口铸造方法。观察模拟结果中实用冒口及均衡凝固技术两种方案的补缩过程,使用直接实用冒口时铸件各分体凝固顺序、冒口颈凝固时间、铸件内自补缩现象均与其设计原理相符;使用控制压力冒口时型内有向冒口回填铁液的过程;采用均衡凝固技术设计冒口时冒口颈凝固时间、自补缩现象均与其设计原理相符,型内无向冒口回填铁液的过程。另外,论文中提出了检验模拟结果正确与否的逆验证法,并采用此种方法确定了连杆模拟时铸型刚度系数(MOLDRIG)、石墨化膨胀系数(GRAPHITE)、球化衰退系数(FADING)和孕育时间(MGTREAT)四个模拟运行参数的数值。
【学位单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG255
【部分图文】：

工艺方案,气缸,冒口,无冒口铸造

气缸前期冷冒口工艺方案简图

无冒口铸造,工艺方案,气缸,均衡凝固技术

后期可采用无冒口铸造工艺进行工艺改进，工艺方案如图1-3，采用顶注环形浇注系统，并通过设置外冷铁及排气冒口加强自补缩效果，生产结果中铸件内无缩孔、缩松缺陷产生[21]。张春明采用呋喃树脂自硬砂对壁厚不均匀的球铁飞轮壳进行无冒口铸造工艺设计[22]，夏蘩等人已将无冒口铸造工艺运用至采用呋喃树脂砂型、铸件模数为 2.8cm 的 QT400-15 柴油机主轴承盖上[23]，最终均能获得无缩孔缩松缺陷的铸件。图 1-2 气缸前期冷冒口工艺方案简图图 1-3 气缸后期无冒口铸造工艺方案简图1.3 均衡凝固技术研究及应用现状在对均衡凝固技术的研究中，许多研究学者提出了不同的观点。1997 年，曾学斌提出均衡凝固技术主要适用于铸件模数大于 0.6cm、碳当量大于 3.9 的球铁、灰铁及蠕墨铸铁件[24]。2004 年，周亘认为均衡凝固技术中对厚大件和薄小件缩松倾向差别的分析论据不足[10]。均衡凝固技术在实际生产中的应用较广泛。连炜等人对HT200 胶片成形机升降平台铸造工艺进行改进，原工艺中圆环体在上，采用底注顶冒口，原工艺结构见图1-4

原工艺,升降平台,均衡凝固技术

原工艺中圆环体在上，采用底注顶冒口，原工艺结构见图1-4，冒口根部出现缩孔、缩松缺陷；使用均衡凝固技术设计补缩冒口，将圆环体放在下面，采用顶侧注式浇注系统，结构见图 1-5，不仅铸件内无缩孔、缩松缺陷，还可将工艺出品率提高至 88.5%[25]。除此之外，采用均衡凝固技术对 550-6 柴油机气缸

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