挖掘机大臂根部BOSS铸钢件的成型工艺设计
发布时间：2022-08-10 19:22
挖掘机大臂根部凸台（BOSS）是挖掘机大臂与车架的连接零件,属于挖掘机大臂的关键组成部分之一。由于铸造生产BOSS相比其他方式（锻造,焊接）生产具有成本低,开裂风险概率小等优势,因此,决定采用铸钢整体铸造成型生产BOSS。但如果按常规铸造工艺,BOSS根部将有可能出现裂纹（原生产厂商遇到过该问题）,且BOSS中部轴孔内的砂子不易清除干净。因此,常规铸造工艺不可直接使用,必须加以改进或采用其它新的铸造工艺。通常情况下,新的铸造工艺投入实际应用,必须经过多次试模,时间长,材料费用高,这和实际生产所面临的成本节约,生产任务紧是相违背的。为解决这一矛盾,本文借助PROCAST软件对BOSS的铸造工艺过程工艺进行了数值仿真分析,重点研究了常规铸造工艺中热裂纹产生的原因和更换铸芯材料对铸件质量的影响,并在此基础上结合现场物理试模,解决了BOSS铸件轴孔清砂难的问题。研究结果表明:（1）原生产工艺中铸件裂纹产生的原因是在其底部安放了较大尺寸的整块外置冷铁。较大的铸件/冷铁界面摩擦阻力与壁厚过渡区已凝固和未凝固部分产生的相互作用力以及砂芯、砂型的机械约束力等各种因素叠加,导致铸件冷却到固相线温度附近时...
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
1.1 挖掘机大臂根部BOSS的特点
1.2 国内外研究现状及发展方向
1.2.1 薄壁复杂铸件的造型材料与造型技术
1.2.2 计算机辅助技术在铸造上的应用
1.3 本论文研究的目的意义和主要研究内容
1.3.1 课题研究的目的及其意义
1.3.2 主要研究内容及技术路线
1.4 本章小结
2 论文研究的技术基础
2.1 铸型材料
2.1.1 水玻璃砂
2.1.2 石灰石砂
2.2 铸钢件的裂纹缺陷
2.2.1 热裂纹
2.2.2 冷裂纹
2.2.3 温裂纹
2.2.4 厚大断面的裂纹
2.3 PROCAST重力铸造应力场数值模拟
2.3.1 铸造热应力
2.3.2 热—力耦合效应
2.3.3 弹塑性模型
2.3.4 PROCAST模拟缩松、缩孔和热裂纹
2.4 本章小结
3 BOSS铸造工艺设计与工艺实验
3.1 成型工艺设计
3.1.1 BOSS零件
3.1.2 BOSS铸件技术要求
3.1.3 BOSS铸件成分
3.1.4 铸件质量标准及检测方法与手段
3.1.5 BOSS铸件的工艺设计
3.1.6 铸型材料
3.2 BOSS件铸造成型数值模拟
3.2.1 模型准备
3.2.2 有限元网格划分
3.2.3 铸件材料参数
3.2.4 铸型材料参数
3.2.5 界面热交换系数
3.2.6 模拟实验所需其它参数
3.2.7 数值仿真计算的几个重要参数设置
3.3 本章小结
4 数值模拟结果分析讨论
4.1 铸件充型与凝固
4.2 热裂纹风险预测
4.3 石灰石砂铸芯对铸件质量的影响
4.4 本章小结
5 物理试模验证与工艺方案改进
5.1 石灰石砂的溃散性
5.2 重新设计石灰石砂芯的排气
5.3 无冷铁条件下的铸件裂纹
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]熔模铸件热裂纹缺陷的分析与实践[J]. 潘玉洪. 金属加工(热加工). 2012(13)
[2]圆铝杆铸坯裂纹形成机理及影响因素探究[J]. 李全,胥福顺,鲁俐,李明. 铸造技术. 2012(06)
[3]Niyama判据对铸件缩孔缩松预测的适用性[J]. 潘利文,郑立静,张虎,高文理. 北京航空航天大学学报. 2011(12)
[4]大型铸钢件热裂阻止措施研究[J]. 杜宏伟. 中国新技术新产品. 2009(14)
[5]高压阀体类铸钢件裂纹的产生原因与预防措施[J]. 周金刚. 现代铸铁. 2008(04)
[6]谈铸件凝固方式与砂型铸造方法[J]. 徐占军. 科技资讯. 2007(23)
[7]水玻璃加入量对微波硬化砂强度及溃散性影响的试验研究[J]. 车广东,刘向东,李进福. 中国铸造装备与技术. 2006(06)
[8]铸造过程计算机模拟研究应用现状与发展[J]. 曹洪吉,宋延沛,王文焱. 河南科技大学学报(自然科学版). 2006(01)
[9]原砂对新型改性水玻璃型砂溃散性的作用机理[J]. 董选普,陆浔,樊自田,黄乃瑜. 华中科技大学学报(自然科学版). 2003(06)
[10]中国铸造行业现状及发展对策[J]. 颜爱民. 铸造技术. 2003(02)
硕士论文
[1]消失模铸钢件数值模拟研究[D]. 肖海涛.兰州理工大学 2009
[2]Mg-Gd-Y-Zr合金的热裂和流动性研究[D]. 黄玉光.上海交通大学 2009
[3]汽车铝合金轮毂压铸过程数值模拟及工艺参数优化[D]. 杨海文.广东工业大学 2008
[4]镁合金进气歧管倾转铸造工艺研究[D]. 陈红兵.重庆大学 2008
[5]铸件流场与温度场耦合计算下的数值模拟研究[D]. 钱小波.西安理工大学 2008
[6]远洋货轮挂舵臂铸造工艺优化及冒口覆盖剂研究[D]. 张慧敏.河南科技大学 2007
[7]中国铸造产业的现状及其战略选择研究[D]. 童华晨.武汉理工大学 2006
[8]铝合金气缸盖凝固过程温度—应力场有限元分析及优化[D]. 赵永美.东南大学 2006
本文编号：3674214
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
1.1 挖掘机大臂根部BOSS的特点
1.2 国内外研究现状及发展方向
1.2.1 薄壁复杂铸件的造型材料与造型技术
1.2.2 计算机辅助技术在铸造上的应用
1.3 本论文研究的目的意义和主要研究内容
1.3.1 课题研究的目的及其意义
1.3.2 主要研究内容及技术路线
1.4 本章小结
2 论文研究的技术基础
2.1 铸型材料
2.1.1 水玻璃砂
2.1.2 石灰石砂
2.2 铸钢件的裂纹缺陷
2.2.1 热裂纹
2.2.2 冷裂纹
2.2.3 温裂纹
2.2.4 厚大断面的裂纹
2.3 PROCAST重力铸造应力场数值模拟
2.3.1 铸造热应力
2.3.2 热—力耦合效应
2.3.3 弹塑性模型
2.3.4 PROCAST模拟缩松、缩孔和热裂纹
2.4 本章小结
3 BOSS铸造工艺设计与工艺实验
3.1 成型工艺设计
3.1.1 BOSS零件
3.1.2 BOSS铸件技术要求
3.1.3 BOSS铸件成分
3.1.4 铸件质量标准及检测方法与手段
3.1.5 BOSS铸件的工艺设计
3.1.6 铸型材料
3.2 BOSS件铸造成型数值模拟
3.2.1 模型准备
3.2.2 有限元网格划分
3.2.3 铸件材料参数
3.2.4 铸型材料参数
3.2.5 界面热交换系数
3.2.6 模拟实验所需其它参数
3.2.7 数值仿真计算的几个重要参数设置
3.3 本章小结
4 数值模拟结果分析讨论
4.1 铸件充型与凝固
4.2 热裂纹风险预测
4.3 石灰石砂铸芯对铸件质量的影响
4.4 本章小结
5 物理试模验证与工艺方案改进
5.1 石灰石砂的溃散性
5.2 重新设计石灰石砂芯的排气
5.3 无冷铁条件下的铸件裂纹
5.4 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]熔模铸件热裂纹缺陷的分析与实践[J]. 潘玉洪. 金属加工(热加工). 2012(13)
[2]圆铝杆铸坯裂纹形成机理及影响因素探究[J]. 李全,胥福顺,鲁俐,李明. 铸造技术. 2012(06)
[3]Niyama判据对铸件缩孔缩松预测的适用性[J]. 潘利文,郑立静,张虎,高文理. 北京航空航天大学学报. 2011(12)
[4]大型铸钢件热裂阻止措施研究[J]. 杜宏伟. 中国新技术新产品. 2009(14)
[5]高压阀体类铸钢件裂纹的产生原因与预防措施[J]. 周金刚. 现代铸铁. 2008(04)
[6]谈铸件凝固方式与砂型铸造方法[J]. 徐占军. 科技资讯. 2007(23)
[7]水玻璃加入量对微波硬化砂强度及溃散性影响的试验研究[J]. 车广东,刘向东,李进福. 中国铸造装备与技术. 2006(06)
[8]铸造过程计算机模拟研究应用现状与发展[J]. 曹洪吉,宋延沛,王文焱. 河南科技大学学报(自然科学版). 2006(01)
[9]原砂对新型改性水玻璃型砂溃散性的作用机理[J]. 董选普,陆浔,樊自田,黄乃瑜. 华中科技大学学报(自然科学版). 2003(06)
[10]中国铸造行业现状及发展对策[J]. 颜爱民. 铸造技术. 2003(02)
硕士论文
[1]消失模铸钢件数值模拟研究[D]. 肖海涛.兰州理工大学 2009
[2]Mg-Gd-Y-Zr合金的热裂和流动性研究[D]. 黄玉光.上海交通大学 2009
[3]汽车铝合金轮毂压铸过程数值模拟及工艺参数优化[D]. 杨海文.广东工业大学 2008
[4]镁合金进气歧管倾转铸造工艺研究[D]. 陈红兵.重庆大学 2008
[5]铸件流场与温度场耦合计算下的数值模拟研究[D]. 钱小波.西安理工大学 2008
[6]远洋货轮挂舵臂铸造工艺优化及冒口覆盖剂研究[D]. 张慧敏.河南科技大学 2007
[7]中国铸造产业的现状及其战略选择研究[D]. 童华晨.武汉理工大学 2006
[8]铝合金气缸盖凝固过程温度—应力场有限元分析及优化[D]. 赵永美.东南大学 2006
本文编号：3674214
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