LFC法铸造叶轮的发泡模具设计和浇注工艺仿真



商悦传媒   2019-05-12 05:47

导读: 消失模铸造技术是一种近无余量、精确成形的铸造生产工艺,技术先进,成本低廉。消失模工艺采用可烧结的泡沫材...

  消失模铸造技术是一种近无余量、精确成形的铸造生产工艺,技术先进,成本低廉。消失模工艺采用可烧结的泡沫材料制作成与铸件结构一致的模样,经涂覆涂料后埋入干砂中负压紧实,然后浇入高温金属液,使泡沫材料气化进而被金属取代。在此过程中,除了存在金属液的凝固和收缩等物理现象之外还伴有泡沫材料高温气化分解等化学变化。工艺过程的复杂性决定了铸件质量的影响因素多样化。其中,显著影响铸件质量的两个因素是泡沫模样质量和浇注工艺参数。 本文的研究对象是直径为275mm的渣浆泵闭式叶轮,如何使得叶轮有较好的表面质量和机械性能,保证铸件能够正常工作是本文需要解决的问题。为了高效准确的改进现有工艺,课题中采用了CAD/CAE一体化技术,从消失模模具设计到铸件浇铸过程全部进行跟踪优化,实现了这一铸造新兴工艺和计算机应用技术的有机结合,提高了消失模模具开发效率的同时降低了铸件的废品率,优化了产品制造的整个工艺流程。 (1)确定了合理的发泡模具结构。首先利用UG软件快速设计出最初的发泡模具结构,然后针对叶轮流道叶片难以脱模的问题,确定合理的分型面位置,并在下模中设置活块,确保泡沫模样顺利取出。同时,根据轴封部位润滑油槽的结构设计,将模样在轴套部位再次分型。从而设计出合理的模具结构并生产出形状良好的消失模模样。 (2)根据可锻铸铁的浇注系统设计方法,计算浇口比、浇道直径和冒口尺寸等参数,同时针对消失模浇注过程中产气较多的情况,将流道直径扩大30%~50%。从而确定出浇注系统和补缩系统的最初设计方案。 (3)将Pro/E软件绘制的浇注系统模型导入MAGMA软件中,采用单因素实验方法,分别模拟浇注温度和直浇道高度对铸件质量的影响规律。通过模拟分析,得出最佳直浇道高度与浇注温度范围。同时结合充填凝固判据分析,对补缩系统进行了两次改进,最终确定合适的冒口形式和尺寸。 (4)对实验室条件下浇注出的铸件进行外观观察和金相组织表征。观察发现叶轮表面质量良好,流道叶片处无明显缺陷;金相组织为铁基体组织上弥散地分布着六方形M7C3共晶碳化物,这种碳化物对基体的保护作用和基体对碳化物的支撑作用,使得铸件具有优秀的耐磨性能。同时对流道叶片处取得的试样进行硬度测试,测得试样的平均硬度为HRC61.7,满足铸件的性能要求。

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