水泵壳体砂型铸造工艺改进及质量控制

发布时间：2020-06-21 18:45

【摘要】：在铸件生产中,铸造工艺的合理性是决定铸件质量、成本、生产及开发周期的最主要因素。充填铸型和冷却凝固是铸造成型过程中两个重要的环节,充填铸型是一种运动速度改变的机械过程;而冷却凝固是一种热量传递导致结晶以及组织变化的过程。获得优质铸件的关键就是对成型过程进行质量控制,铸造工艺的合理性往往是决定铸件质量好坏以及影响工期长短的最主要因素。本论文针对某型汽车发动机冷却系统的水泵,研究水泵壳体的砂型铸造成型工艺(壳体尺寸约为240×200×150mm,单重5.4KG,年需求量约2万件),通过铸造工艺理论分析及Pro/E三维建模,再利用铸造模拟软件Procast进行充型凝固数值模拟,分析现有铸造工艺的不足并提出解决方案。研究结果表明:1.水泵泵体铸件中心孔位置,因靠近内浇口,将冒口由直径40mm,高度65mm改为直径50mm,高度80mm,可使最后凝固部位得到了有效补缩,从而实现整体顺序凝固,消除铸件中心孔位置缩松缺陷。2.水泵泵体铸件基座部位,出现的孤立液相区域,采用三边长度分别为:65mm,40mm,55mm;厚度为32mm的三角冷铁,可实现局部同时凝固。本实验使用砂芯涂冷却涂料(锆英涂料)。经试验验证,铸件中心孔及基座部位缩松缺陷得到有效改善,产品缩松不良率由原来的20%降低至1%。
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U464.138.1;U466
【图文】：

铸件,砂型铸造,造芯,造型

生产效率低下。然而砂型铸造铸件在世界各地运用广泛，大约是铸件总量的 80%至 90%[1-3]。系统的导热系数对于其他系统来说较低，在砂型中的液态金属它的凝固速度得出它的凝固时间还是较长的，尤其对于壁厚相对较大的铸件，在其冷却凝固过程中，会导致铸件内部晶粒大的组织及成分的偏析等[4]，因此这个变化过程导致的不良结的力学性能。另一方面，砂型铸造生产的铸件的表面粗糙度相来说，其表面质量还是较差的。铸造的基本工艺流程较多，详细过程如图 1.1 所示，主要工序模型，通过配置得到合适的型砂和芯砂，造芯、造型、合型、和检验等。在这之中，最基本也是最重要的工序有两个，分别流程为混砂造型，分箱起模，开设浇注系统，合箱浇注，冷

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表 1.1 ProCAST 模拟基本流程Tab.1.1 Basic process of ProCAST simulation 过程模型可以利用 IDEAS，UG，PATRAN，ANSYS 等前处理软件来得到 Pro可接受的模型。CAST 将创建的模型剖分成四面体网格，输出 XX.mesh 文件。ST 设置初始条件及参数，输出 xxd.dat 和 xxp.dat 文件。AST 确认模型及 PreCAST 过程中的定义有无错误，可以提示报错信息把全部模型信息转成二进制，输出 xx.unf 文件。ST 对铸造充型凝固过程进行分析，输出 XX.unf 文件。CAST 展示铸造充型凝固过程的模拟计算结果。3 ProCAST 的分析模块介绍（图 1.2 及表 1.2）

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