重型輪式汽車支架鑄造工藝的數(shù)值模擬

重型輪式汽車支架鑄造工藝的數(shù)值模擬

重型裝載車輛的車架安裝在車輛的兩側，在整個車輛的中起著支撐作用。它是重型裝載汽車的重要部件。它在工作中受到影響和影響，受很大的負荷。此外，重要部件中的焊接體沒有必要減少松樹和孔的缺點。通過鑄造模擬技術,對設計的鑄造工藝進行模擬,為改進澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)等提出一些意見和建議,從而提高了工藝設計水平,減少了鑄造缺陷的產生。1.輔助支撐作用支架鑄件三維實體如圖1所示,鑄件為中心對稱,大平面(a處)與中間圓環(huán)孔由筋板(c處)連接,加強筋(b)起輔助支撐作用,兩φ60mm圓棒(d處)由相交的筋板與中間圓環(huán)孔連接,中間圓環(huán)孔下端小孔位置為筋板圍成的空腔,起減重作用。鑄件結構簡單,但局部壁厚較厚,最厚處(e處)為72mm,最大外形尺寸770mm×435mm×300mm,鑄件重117kg,材質為ZG310-570。2.澆注系統(tǒng)設計由于鑄鋼熔點高,流動性差,收縮大,易氧化,而且夾雜物對鑄件力學性能影響嚴重,多采用底注澆包,澆注的鑄鋼件宜采用開放式澆注系統(tǒng)。由于中注式澆注系統(tǒng)具有充型平穩(wěn),抗氣孔、夾渣能力強,以及抗縮松、縮孔、滲漏能力強的特點,根據(jù)我公司生產裝備狀況,采用中注式澆注系統(tǒng),一箱兩件,鋼液由側冒口直接進入鑄型。為保證對鑄件的充分補縮,采用三個側冒口及一個頂冒口對不同熱節(jié)部位進行補縮。采用酚醛樹脂砂制芯,由于樹脂砂發(fā)氣量較大,因此將形成中間圓環(huán)孔位置的砂芯中間進行掏空,上芯頭頂端放置一出氣孔,頂冒口上端扎透,便于及時排出鑄型中的氣體。根據(jù)經(jīng)驗,為防止在最大熱節(jié)位置(e處)出現(xiàn)縮松、縮孔缺陷,在該位置放置4塊外冷鐵激冷。3.鑄造凝固過程分析我們采用Catia三維設計軟件對原鑄造工藝方案實體建模,然后轉化為STL格式文件導入到鑄造工藝設計及工藝模擬軟件CASTsoft中,利用處理模塊對工藝方案進行凝固過程模擬,并對模擬結果進行比較分析,預測缺陷存在的大小及位置。從圖2中可以看出,當鑄件凝固進程為52.44%時,鑄件內部出現(xiàn)5個獨立液相區(qū):三個側冒口位置出現(xiàn)最大一處、4個外冷鐵位置兩處、頂冒口一處及遠離頂冒口φ60mm圓棒中間熱節(jié)較大處。三個側冒口附近的獨立液相區(qū)體積較大,連成一片,未斷開,說明此時單個冒口的有效補縮距離大于兩個冒口之間的距離。從凝固結果看,大平面位置的縮松、縮孔都出現(xiàn)在冒口內,鑄件內部無縮松、縮孔現(xiàn)象發(fā)生。外冷鐵附近的兩個獨立液相區(qū),并未與中間側冒口形成的獨立液相區(qū)完全分開,說明此時中間冒口對該位置仍有一定的補縮作用。隨著鋼液的進一步凝固,當凝固進程為66%左右時,外冷鐵附近才真正存在獨立液相區(qū),不過獨立液相區(qū)體積較小,說明外冷鐵對該位置激冷效果明顯。頂冒口位置的獨立液相區(qū),縮松、縮孔出現(xiàn)在冒口內,鑄件內部無縮松、縮孔現(xiàn)象發(fā)生。觀看整個凝固過程可以發(fā)現(xiàn),當凝固進程為25%左右時,上下兩個φ60mm圓棒中間的筋板已經(jīng)部分凝固,頂冒口向遠離頂冒口的φ60mm圓棒補縮的通道中斷,無法對其進行補縮。遠離頂冒口的φ60mm圓棒處的獨立液相區(qū)體積較大,既無冒口補縮又無冷鐵激冷,最終將形成縮松、縮孔缺陷。4.中間冒口對鑄造缺陷的控制通過對原始工藝方案的凝固過程模擬分析,可以看出三個側冒口、外冷鐵及頂冒口部位鑄件無縮松、縮孔缺陷,但在遠離頂冒口的φ60mm圓棒處中間部位出現(xiàn)了大的縮孔缺陷。為消除鑄件的縮孔缺陷,可以嘗試在φ60mm圓棒中心及獨立液相區(qū)最終消失位置放置兩塊內冷鐵;同時三個側冒口距離較近,無法充分發(fā)揮單個冒口有效補縮距離的補縮作用,又中間冒口對外冷鐵處的獨立液相區(qū)有一定的補縮作用,可以嘗試去除兩端對稱的側冒口,只保留中間側冒口,必要時適當加大中間側冒口尺寸,增加冒口的有效補縮距離。對工藝方案進行改進,在遠離頂冒口的φ60mm圓棒處增加兩個內冷鐵,去除對稱的兩側冒口。更改后的工藝方案凝固模擬結果如圖3所示。從圖3可以看出,在凝固進程為45.06%時,中間側冒口在其有效補縮距離內對大平面一直起補縮作用,同時對外冷鐵位置附近的獨立液相區(qū)也有一定的補縮作用。從凝固結果看,大平面位置的縮松、縮孔都出現(xiàn)在冒口內,鑄件內部無縮松、縮孔現(xiàn)象發(fā)生。在兩個內冷鐵的共同激冷作用下,凝固進程還未到50%時,附近的鋼液已經(jīng)完全凝固。5.縮孔缺陷缺陷通過實際工藝驗證,在凝固模擬中出現(xiàn)的5個獨立液相區(qū)部位,均未發(fā)現(xiàn)縮松、縮孔缺陷。鑄造工藝凝固