影响大型灰铁铸件收缩缺陷的工艺因素及防缩工艺研究

发布时间：2017-08-18 21:06

  本文关键词：影响大型灰铁铸件收缩缺陷的工艺因素及防缩工艺研究

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【摘要】：大型灰铁铸件由于结构和工艺的独特性,其铸件出现缩孔、缩松等收缩缺陷的几率比其他铸件要高得多,另外铸件吨位大(一般10t以上),生产成本高,如存在收缩缺陷,造成的经济损失则相当大。因此,对大型灰铁铸件进行合适的工艺设计,在满足使用性能的基础上,减少收缩缺陷显得十分重要。本文从公司生产的大型灰铸铁件立柱存在收缩缺陷的实际出发,分析了影响铸件缩孔、缩松的相关工艺因素,并从铁水成分、铁水温度及铸型条件等方面设计工艺试验,找到了上述工艺因素与铸件收缩缺陷深度及面积之间的关系。发现提高碳、硅含量,增加硫含量,降低浇注温度及磷含量,可降低铸件收缩缺陷的深度;增加砂型抗拉强度,可减少铸件收缩缺陷深度和面积;提高砂型紧实度,可减轻铸件收缩缺陷程度。基于公司生产实际以及参考国内外相关的文献报道,对铁水成分、出炉铁水温度、浇注温度、铸型条件等防缩工艺因素与铸件使用性能之间的关系进行了分析与试验研究,发现在保证大型灰铁铸件使用性能的前提下,实现铸件防缩的相关工艺因素的控制范围为碳当量取3.6%～3.8%,硅碳比为0.75;非易裂件硫含量取0.06～0.08比较合适,易裂件则硫尽量减少;磷含量取0.03～0.06%,易粘砂且致密性要求不高的取上限;出炉铁水温度尽量在1400℃左右,浇注温度在1260℃～1360℃左右;保证砂型抗拉强度不低于6Kg/cm2但不高于11Kg/cm2,树脂加入量控制在0.9%～1.3%。同时提高型砂紧实度以及使用A+B固化剂,可提高铸件防缩性能和表面要求。通过浇注系统和冒口设置与铸件防缩性能之间的关系的分析与试验研究,发现使用雨淋式和阶梯式浇注系统,以及保温冒口,可提高冒口补缩效果;对于壁厚较小及分布较均匀的铸件,冒口设计遵循顺序凝固原则,而壁厚较大及壁厚变化较大的铸件,参考均衡凝固原则,可在提高冒口设计效率和准确性的前提下,减少大型灰铁铸件收缩缺陷的倾向。最后,本文以典型大型灰铁铸件钢锭模和横梁为例,结合上述研究成果,探讨了大型灰铁铸件防缩工艺的设计步骤及方法,并使用华铸CAE分析软件,对横梁现有的工艺方案进行了优化模拟,并经过反复的试验验证,获得了防缩的最终工艺方案,其结果大大降低了大型灰铁铸件缩孔、缩松等收缩缺陷的几率。
【关键词】：灰铸铁 收缩缺陷 使用性能 工艺措施 华铸CAE
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG251
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 灰铸铁生产现状12-13
• 1.1.1 灰铸铁使用情况12-13
• 1.1.2 灰铸铁使用性能13
• 1.2 灰铸铁凝固过程及缩孔缩松形成机理综述13-19
• 1.2.1 灰铸铁的凝固过程及特点13-15
• 1.2.2 灰铸铁凝固体积变化15-16
• 1.2.3 灰铸铁缩孔缩松的产生原理及各种相关影响因素16-19
• 1.3 铸件防缩工艺中对铸件性能的考虑19
• 1.4 防缩工艺原则选择19-20
• 1.5 铸造CAE技术的应用20
• 1.6 存在的问题20-21
• 1.7 研究内容21-22
• 第2章 大型铸铁件收缩缺陷影响因素的研究22-28
• 2.1 试验条件及方法22-23
• 2.1.1 铸型条件22
• 2.1.2 铁水熔炼处理及铁水温度测定22
• 2.1.3 试验件缩孔、缩松缺陷量化测定22-23
• 2.2 试验数据23-24
• 2.3 试验结果相关因素分析24-28
• 2.3.1 C含量对灰铸铁缩孔、缩松影响24-25
• 2.3.2 Si含量对灰铸铁缩孔、缩松影响25
• 2.3.3 S含量对灰铸铁缩孔、缩松影响25-26
• 2.3.4 P含量对灰铸铁缩孔、缩松影响26
• 2.3.5 浇注温度对于铸件缩孔、缩松影响26-27
• 2.3.6 砂型强度对于铸件缩孔、缩松影响27
• 2.3.7 本章小结27-28
• 第3章 大型铸铁件防缩工艺控制原则28-52
• 3.1 铁水成分控制28-33
• 3.1.1 碳、硅成分控制28-30
• 3.1.2 硫成分控制30-32
• 3.1.3 磷成分控制32-33
• 3.2 铁水温度控制33-37
• 3.3 铸型条件控制37-40
• 3.4 造型补缩系统选择40-51
• 3.4.1 浇注系统选择40-41
• 3.4.2 冒口尺寸及位置选择41-49
• 3.4.3 冷铁尺寸及位置选择49-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第4章 典型大型铸铁件防缩工艺的研究52-60
• 4.1 大型铸铁件防缩工艺设计内容52
• 4.2 传统防缩工艺设计面临的问题52
• 4.3 华铸CAE对于大型铸铁件防缩工艺的意义52-53
• 4.4 典型大型铸铁件防缩工艺方案设计和讨论53-59
• 4.4.1 钢锭模防缩工艺的研讨53-55
• 4.4.2 横梁防缩工艺的研讨55-59
• 4.5 本章小结59-60
• 结论和展望60-61
• 参考文献61-64
• 致谢64

【参考文献】

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本文编号：696747