球铁曲轴铸造过程的数值模拟及分析

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高强韧性球墨铸铁曲轴铸造技术研究及应用

高强韧性球墨铸铁曲轴铸造技术研究及应用随着工业社会的发展，曲轴作为传动机械的重要组件，其金属材料的研发和制造技术的改进，越来越受到重视。

特别是球墨铸铁曲轴作为曲轴的重要组成材料，具有优良的机械性能，耐磨性和韧性，在高转速、高温、高压、高负荷的条件下，具有很高的使用寿命。

因此，开发出具有更高强韧性的球墨铸铁曲轴尤为重要。

一般而言，球墨铸铁曲轴材料主要是铁素体铸铁，又称细粒铸铁、轴承铸铁，具有良好的延展性、硬度和弯曲强度，但耐磨性弱，不适合高负荷和高摩擦条件下的使用。

为了提高曲轴的耐磨性和韧性，在铸件内部加入大量的铬化物合金，形成球墨铸铁曲轴材料，以改善曲轴的机械性能。

球墨铸铁曲轴的高强韧性是由合金元素（如铬）以及铁素体组成的脆性和韧性互补效应的结果，并且由铸铁的析出结晶（如碳钢析出结晶）更进一步提高了曲轴的抗疲劳性能。

因此，要开发出高强韧性球墨铸铁曲轴，必须从材料性能和工艺参数等方面研究。

首先，从球墨铸铁曲轴材料的性能出发，一般要求材料具有较高的强度、弹性模量、抗拉伸性能和耐疲劳强度。

为此，采用改质和合金化的方法，使用正确的合金元素，改变抗拉强度和抗压强度，加强组织结构，提高球墨铸铁曲轴材料的机械性能。

其次，从工艺参数方面考虑，铸造温度、加热条件和冷却速度等参数要符合球墨铸铁曲轴的要求，以达到挤压结构及晶粒尺寸的理想状态，大大提高曲轴的强韧性。

最后，从尺寸和外观等方面考虑，球墨铸铁曲轴的质量应满足机械设备的要求，以确保曲轴使用性能。

综上所述，高强韧性球墨铸铁曲轴的研究及应用，不仅考虑材料本身的性能，也考虑工艺参数和外观要求，对开发出高性能的球墨铸铁曲轴至关重要。

在曲轴领域，随着加工工艺水平的日益提高，球墨铸铁的应用越来越广泛，高强韧性球墨铸铁曲轴的研究和日益提高的性能，有助于为各行业提供高可靠性的设备，为工业社会的发展和经济的发展做出重要贡献。

总之，高强韧性球墨铸铁曲轴研究及应用十分重要，从材料改进和工艺优化到曲轴外观质量控制，都必须综合考虑，以满足机械设备的要求，达到质量可靠、技术成熟的球墨铸铁曲轴产品，有利于提高工业的生产效率，推动经济的发展与繁荣。

论数值模拟技术在铁球桥壳铸造工艺中应用论文

论数值模拟技术在铁球桥壳铸造工艺中的应用摘要：加强数值模拟技术在铁球桥壳铸造工艺中的应用的研究是十分必要的。

本文作者结合多年来的工作经验，对数值模拟技术在铁球桥壳铸造工艺中的应用进行了研究，具有重要的参考意义。

关键词：桥壳凝固铸件abstract: to strengthen the application of numerical simulation technology in the process of iron casting bridge shell is very necessary. combined with the author’s many years of experience, the numerical simulation techniques are studied in the application process in the iron bridge shell casting, has the important reference significance. keywords: bridge shell casting solidification中图分类号： u463.218+.5 文献标识码： a 文章编号：通过计算机模拟软件，可以对铸件充型及凝固过程中产生的缺陷进行预测，分析缺陷产生的内在原因，从而改进工艺设计，达到对工艺的优化，消除缺陷。

1 叉车后桥壳的结构分析叉车后桥壳铸件的三维结构如图1。

左右两端为两个对称的旋转半轴体，上部为桥壳后盖，后盖上有一个凸台（f处），下部是桥壳端盖，端盖壁较厚，端盖上方位置有一个凸台（e处），内部是由不同形状的截面构成的空心型腔。

铸件重42kg，全长1034mm，高度为203.5 mm。

不同位置壁厚悬殊，最薄处为8 mm，最厚处（a、b位置）可达45 mm。

2 qt450-10后桥壳的铸造工艺方案及数值模拟2.1 桥壳的初始铸造工艺方案设计采用半封闭式的对称性浇注系统，两侧同时浇注，增快浇注速度，为了更好的减少金属液对型壁的冲击与防止夹杂进入型腔，在横浇道处设计搭接，搭接尺寸为12mm。

数值模拟在曲轴铸件工艺优化中的应用

数值模拟在曲轴铸件工艺优化中的应用
曲轴铸件工艺是一种常用的机械零件制造工艺，其重要的技术要求是材料的分散性和质量的可控性。

为了保证其质量，在曲轴铸件生产过程中，曲轴铸件的工艺参数需要经常进行调节和优化，以获得最优的曲轴铸件产品性能。

数值模拟是一种能够对工艺参数在任意给定情况下的变化及其影响进行计算的现代工程技术，它的特点是精确且速度快，具有自适应的优势。

此外，它还可以模拟复杂场景，恢复曲轴铸件工艺参数和优化的实际概况。

在曲轴铸件工艺优化中，数值模拟的应用（建立一个三维的曲轴模型）能有效帮助我们更客观地理解曲轴的制造过程，从而协助我们优化各类工艺参数，提供更恰当的工艺设计，给出更符合实际的结果。

数值模拟也可以帮助我们理解浇筑及冷却过程，从而帮助我们优化工艺，提高制造质量。

此外，还可以利用数值模拟对变形和强度进行分析，以提高曲轴铸件的可靠性和耐用性。

这一过程可以建立一个三维的曲轴力学模型，帮助企业更加客观地评估各个参数的影响，设计更佳的力学性能过程。

总的来说，数值模拟可以很好地用来帮助企业优化曲轴铸件的工艺，提高曲轴铸件的品质，延长使用寿命。

它的可视化技术可以模拟更复杂的场景，建立可靠的理论模型，从而有效帮助企业降低成本，提高生产效率。

铸态高强度球铁曲轴铸造工艺及材料的研究

壳型曲轴采用立式底注式浇注系统，过滤网
２＿２浇口杯的优化选择浇口杯的作用主要有３个方面：第一是要有
２０１１／１现代铸铁ｌ４３
轴、不同的壳型设计制造专用粘结夹具（图１５），
更好地保证型壳粘结强度。
２．５曲轴冷却条件的改善
火条件）。（３）对较大的长城２．５Ｌ曲轴，改变装箱工
艺，由一箱５件改为３件，并加高砂箱高度，目的是增加铁丸量，同时也改善铁丸对型壳的挤压和紧实，这样也能很好地改善曲轴冷却条件。２．６炉料的合理调整
在初期，选用了泡沫过滤网，存在的问题主要是有些国产泡沫过滤网强度不够，在铁液的冲击下破损产生渣子，形成铸造缺陷；后选用孑Ｌ径为２．８ｍｍ的直孑Ｌ过滤网，但孔眼过大，过滤效果不佳；也选用过１．０ｘ１．０／／ｌｌＴＩ方孔过滤网，但由于孔眼偏小，当铁液温度偏低时，产生浇不足等缺陷。后通过生产验证，采用外形尺寸为４，６０～７０ｍｍ、厚度为１０～２０ｍｍ，滤孔数目在３００３５０的陶瓷直孔过滤网效果最好。２．４型壳涂胶工艺的优化选择
造成曲轴气孔缺陷；如放置在直浇道的最低位
笔者公司生产曲轴采用的炉料基本上是以
置，铁液压力过大，泡沫过滤网就会被冲坏，反而废钢加增碳剂为主体，具体配料比例如表１。

球墨铸铁曲轴多维振动铸造充型过程的数值模拟

图1曲轴多维振动充型过程Internal Combustion Engine&Parts1.3不同振动参数对曲轴充型能力的影响研究不同振动参数对铸件充型能力的影响，采用控制变量法，分析该因素对颗粒在型腔中充型距离的影响程度，从而间接表征该因素对金属液充型能力的影响。

本文将选择在相同浇注速度和相同模拟总步数的条件下，分析颗粒在型腔中的充型距离，从而进一步用来判断金属液在型腔中充型能力的大小。

1.3.1振动自由度的影响振动自由度的类型有单自由度（X、Y、Z），两自由度（XY、XZ、YZ）和三自由度（XYZ）三种。

本文选取f=50Hz，A=0.5mm来研究振动自由度对曲轴充型过程的影响，结果如表2所示。

当振动自由度DOF=3时，颗粒充型距离取得最大值，说明颗粒充型距离随振动自由度的增加而增加。

自由度充型距离/mm最远位置型腔内的颗粒数X Y Z XY XZ YZ XYZ3003613003614014014467621274710表2不同振动自由度下颗粒的充型距离1.3.2振动频率的影响由表2可知，当自由度DOF=3时，充型距离取得最大值，故本实验取DOF=3，A=0.5mm来研究振动频率对曲轴充型能力的影响，结果如表3所示。

当振动频率f=50Hz 时，颗粒充型距离取得最大值。

若进一步增加振动频率，金属液产生紊流的可能性增大，反而会使得金属液的充型能力降低。

振动频率/Hz充型距离/mm最远位置型腔内的颗粒数10 20 30 40 50 60235300361426446401325963832表3不同振动频率下颗粒的充型距离1.3.3振动幅度的影响由表3可知，当DOF=3、f=50Hz时充型距离取得最大值，故本次实验取DOF=3、f=50Hz来研究振动幅度对曲轴充型能力的影响。

由表4可知，当振动幅度A=0.5mm时，颗粒充型距离达到最大值。

表4不同振动幅度下颗粒的充型距离振幅/mm充型距离/mm最远位置型腔内的颗粒数0.1 0.2 0.3 0.5 0.6 0.7235361426491466466-16838211.4模拟实验研究的结果为减少实验次数，提高实验数据的可信度，本文采用正交试验法来确定振动自由度、振动频率、振动幅度等因素对铸件充型能力的影响程度，令B为振动自由度；令C 为振动频率；令D为振动幅度，实验方案采用L9（34）的正交试验表，如表5所示，采用正交试验得出最佳的实验方案为B3C3D1，各参数对颗粒充型距离影响大小的顺序依次为振动频率、振动自由度、振动幅度。

铸造行业的凝固过程数值模拟技术

铸造行业的凝固过程数值模拟技术
上一章山东伊莱特重工详细描述过铸造行业发展计算机的应用技术，今天，作为环形锻件行业的领军企业，伊莱特继续详细讲述铸造行业的凝固过程数值模拟技术。

即用数值计算方法求解凝固成形的物理过程所对应的数学离散方程，并由计算机显示其计算的结果。

这项技术诞生多年来，近几年获得了很大的进展，在许多方面已达到实用程度，成为提高铸造业技术水平和铸件竞争能力的关键技术之一。

可以实现的目标有：预知凝固时间、开箱时间、确定生产率；预测缩孔和缩松形成的位置和大小；预知铸型的表面及内部的温度分布，方便铸型（特别是金属型）的设计；控制凝固条件，为预测铸件应力、微观及宏观偏析、铸件性能等提供必要的依据和分析计算的数据。

凝固过程数值模拟不仅可以形象地显示液态充填型腔和在型腔中冷却凝固的进程，还可预测可能产生的缺陷，所以可在制造计划现场实施前，综合评价各种工艺方案和参数，优化工艺方案，取代或减少现场试制，这对大型复杂形状或贵重材料凝固成形铸件的生产，其优越性和经济效益尤为突出。

由于凝固过程数值模拟可以揭示许多物理本质过程，所以也促进了凝固理论的发展，近年来研究和发展的微观组织模拟，可预测晶粒大小和力学性能，可望在不久的将来用于生产实际。

铸造凝固过程数值模拟

铸造凝固过程‎数值模拟时间:2007-4-11 9:03:441.1 概述在铸造生产中，铸件凝固过程‎是最重要的过‎程之一，大部分铸造缺‎陷产生于这一‎过程。

凝固过程的数‎值模拟对优化‎铸造工艺，预测和控制铸‎件质量和各种‎铸造缺陷以及‎提高生产效率‎都非常重要。

凝固过程数值‎模拟可以实现‎下述目的：1）预知凝固时间‎以便预测生产‎率。

2）预知开箱时间‎。

3）预测缩孔和缩‎松。

4）预知铸型的表‎面温度以及内‎部的温度分布‎，以便预测金属‎型表面熔接情‎况，方便金属型设计。

5）控制凝固条件‎。

6）为预测铸应力‎，微观及宏观偏‎析，铸件性能等提‎供必要的依据‎和分析计算的基础数‎据。

铸件凝固过程‎数值模拟开始‎于60年代，丹麦FORS‎U ND把有限‎差分法第一次‎用于铸件凝固‎过程的传热计‎算。

之后美国HE‎N ZEL和K‎E UERIA‎N应用瞬态传‎热通用程序对‎汽轮机内缸体‎铸件进行数值‎计算，得出了温度场‎，计算结果与实‎测结果相当接‎近。

这些尝试的成‎功，使研究者认识‎到用计算数值‎模拟技术研究‎铸件的凝固过‎程具有巨大的‎潜力和广阔的前景‎。

于是世界上许‎多国家都相继‎开展了铸件凝‎固过程数据模‎拟以及与之相‎关的研究工作‎。

1.2 数学模型的建‎立和程序设计‎液态金属浇入‎铸型，它在型腔内的‎冷却凝固过程‎是一个通过铸‎型向环境散热的过程。

在这个过程中‎，铸件和铸型内‎部温度分布要‎随时间变化。

从传热方式看‎，这一散热过程‎是按导热、对流及辐射三‎种方式综合进‎行的。

显然，对流和辐射的‎热流主要发生‎在边界上。

当液态金属充‎满型腔后，如果不考虑铸‎件凝固过程中‎液态金属中发‎生的对流现象‎，铸件凝固过程‎基本上看成是‎一个不稳定导‎热过程。

因此铸件凝固‎过程的数学模‎型正是根据不‎稳定导热偏微‎分方程建立的‎。

但还必须考虑‎铸件凝固过程‎中的潜热释放‎。

基于分析和计‎算模型开发相应的程序，即可实现铸造‎凝固过程温度‎场的计算。

高强韧性球墨铸铁曲轴铸造技术研究及应用

高强韧性球墨铸铁曲轴铸造技术研究及应用曲轴是汽车发动机重要的零件，其在汽车发动机的性能和经济性有着重要的影响。

因此，研究高强韧性球墨铸铁曲轴的技术研究，可以提高汽车发动机的效率及延长其使用寿命，也就是说可以更好应用经济性和高效率。

球墨铸铁曲轴是以球墨铁合金为原料经过铸造加工而成的曲轴，它具有良好的耐磨性、抗强力破坏性、耐腐蚀性、耐高温性、可塑性以及适度的强度等优点，可以满足汽车发动机的可靠性和节能的要求。

高强韧性球墨铸铁曲轴的研究可以分为以下几个方面：一是铸态和组织的研究，主要研究铸造工艺和组织结构的影响；二是热处理工艺的研究，主要研究各种热处理技术如火花点焊热处理、高碳素焊接钢热处理等；三是构件设计及力学性能的研究，主要研究各构件的特性及力学特性。

研究高强韧性球墨铸铁曲轴的具体过程要经过多步实验，首先在铸件原料选择上要采用新型高强球墨铸铁材料，并采用复合热处理工艺使铸件具备良好的硬度和强度，同时减轻铸件的重量。

然后再采用复合设计方法进行构件设计，经过数值模拟分析铸件的力学特性，并进行模具设计，终极进行试样实验。

高强韧性球墨铸铁曲轴的应用可主要分为两类，一类是在汽车发动机中应用，它能够大大提高汽车发动机的性能和经济性；另一类是在其他机械领域的应用，比如机床、工程机械、渔业机械等等。

综上所述，高强韧性球墨铸铁曲轴的研究及应用具有重大的现实意义，可以更好的优化汽车发动机，提高机械设备的性能，达到节约能源、提高效率的目的。

因此，对高强韧性球墨铸铁曲轴的研究与应用具有非常重要的理论意义和实用价值。

本篇文章就高强韧性球墨铸铁曲轴的研究及应用做了详细的阐述，包括曲轴的结构和性能、铸造技术及热处理技术，以及构件设计及力学性能的研究等，并结合实例对曲轴在不同领域的应用作出了介绍。

自古以来，曲轴一直作为汽车发动机和机械领域的重要部件，因而研究和开发高强韧性球墨铸铁曲轴的方式和技术，都具有重大的实践意义和理论价值，以期提高曲轴的性能和可靠性，更好地服务于我们的现代社会。

铸件充型凝固过程数值模拟实验报告

哈尔滨工业大学《材料加工过程数值模拟基础》实验课程铸件充型凝固过程数值模拟实验报告姓名：学号：班级：材料科学与工程学院铸件充型凝固过程数值模拟实验报告实验一：铸件凝固过程数值模拟一、实验目的1．学习有限差分法温度场模拟的数学模型和基本思路；2．掌握用AnyCasting 铸造模拟软件进行温度场模拟的方法。

二、实验原理1．有限差分法温度场模拟的基本思路：设计铸造工艺方案→根据定解条件求解能量方程→揭示凝固行为细节→预测凝固缺陷→改进工艺方案，返回第二步循环。

2．有限差分法温度场模拟的数学模型：222222T T T T L C t x y z t三、铸件凝固模拟过程及参数设置1．凝固模拟过程铸件、浇冒口等三维实体造型（输出STL 文件）→网格剖分、纯凝固过程参数设置等前处理→凝固温度场和收缩缺陷计算模拟数据→后处理得到动态的液相凝固、铸件色温图和缩孔缺陷等文件。

2．参数设置铸件材质：AC1B铸型材质：SM20C初始条件：上下模500℃，侧模400℃，升液管700℃。

边界条件：所有界面与空气间的界面传热系数都为10W/(m 2∙K)，熔融金属液与模具之间的界面传热系数为4000 W/(m 2∙K)，各部分模具间和模具与升液管间界面传热系数都为5000 W/(m 2∙K)。

四、模拟结果图1 冷却时间由于模拟中设置了水冷和空冷条件，所以铸件冷却速度较快。

由图1可知凝固首先发生在铸件表面，铸件的轮辋区厚度较薄，冷却速度比轮辐处冷却快。

内浇口先于轮辐凝固，在内浇口凝固后升液管内铝合金熔液无法对轮毂进行补缩，则在轮毂中最后凝固处容易产生缩松缩孔。

图2 冷却率由冷却率分布情况可知凝固过程中各部分冷却速率不同，可以判断出凝固时内应力较大的区域，在应力较大区域铸件容易产生裂纹缺陷。

由模拟结果中铸件的温度场情况，合理设置工艺参数减少缩松缩孔及裂纹的产生，合理布置冷却水管的分布位置。

实验二：铸件充型过程数值模拟一、实验目的1．学习有限差分法流动场模拟的数学模型和基本思路；2．掌握用AnyCasting 铸造模拟软件进行流动场模拟的方法。

球墨铸铁轴承盖铸造工艺设计分析.docx

球墨铸铁轴承盖铸造工艺设计分析轴承盖是柴油机的重要部件，半圆弧面安装轴瓦，两侧的贯穿螺栓孔通过螺栓与机体联接，主要承受爆发压力和往复惯性力作用，质量要求非常严格。

1铸件简介某种柴油机轴承盖轮廓尺寸527mm×302mm×118mm，中间最小壁厚25mm，毛坯重量110kg，材质QT400-15，要求抗拉强度≥400MPa，屈服强度≥250MPa，伸长率≥15%，本体硬度135～185HBW。

关键部位必须做无损检测，不允许有任何铸造缺陷。

2工艺设计及模拟分析根据公司现有条件，采用碱性酚醛树脂砂工艺造型，并借用了现有砂箱，一箱2件生产。

铸件水平放置、中间分型，采用了开放式浇注系统，保证了浇注过程中铁液充型平稳，避免形成因铁液飞溅、裹气带来的氧化夹渣和气孔等缺陷。

贯穿螺栓孔直径40mm，鉴于细长砂芯极易变形，加工时容易局部缺料，工艺设计时决定贯穿螺栓孔不铸出，而是后续加工形成。

铸件结构如图1所示。

图1铸件结构浇注温度高时，铁液流动性好，有利于夹渣上浮，补缩效果好，但温度太高也会增大液体收缩量，反而容易形成缩松、缩孔，因此为了平衡产生缩松、夹渣的风险，浇注温度定为1340～1350℃。

为避免残余应力，减少组织内珠光体含量，从而获得良好的韧性，浇注完成后型内冷却时间不小于48h，自然时效，不需要去应力退火。

球墨铸铁具有糊状凝固特性。

由于这种糊状凝固特性以及凝固时间较长，造成凝固时球墨铸铁件的外壳长期处于较软状态，在石墨化膨胀力作用下外壳二次膨胀，松弛了内部压力，容易在铸件热节处形成缩松甚至缩孔，使铸件的致密性下降[1]。

因此，在工艺设计时我们重点关注了缩松问题。

经分析，我们设计了两种工艺方案（见图2），并利用MAGMA软件进行了工艺模拟分析预测，如图3所示。

方案1：上下全冷铁工艺，利用冷铁的激冷效果改变铸件的温度场，并利用石墨膨胀自补缩能力解决缩松缺陷。

方案2：底面冷铁+顶面保温冒口工艺，主要利用冒口的补缩能力解决铸件可能产生的缩松问题。

铸造数值模拟仿真报告

本科生课程考核试卷科目：教师：姓名：学号：专业：上课时间： 20 年月至20 年月考生成绩：阅卷教师 (签名)一、前言计算机辅助设计（Computer Aided Design,简称CAD）：是指工程技术人员以计算机为辅助工具，完成产品设计构思和论证、产品总体设计、技术设计、零部件设计和产品图绘制等。

狭义铸造工艺CAD：即工艺设计，指用计算机软件在计算机上设计浇注系统、冒口、溢流槽、排气槽、冷铁、型芯等。

并进行工艺图绘制。

铸造工艺CAD可将计算机的快速、准确和设计人员的经验、智慧结合起来。

改变上千年的手工设计方式，缩短工艺设计周期，提高设计水平，提高产品的质量和竞争力。

二、产品分析及初步方案图1 图2如图1和图2所示，该产品为方向盘，此模型是一个方向盘，结构复杂，并且在实际使用过程中，需要承受较大的扭转力，一般为锌合金，或者铝合金，我们做模拟时就采用更便宜、更轻的镁合金并采用压铸工艺生产。

初步拟定工艺设计过程如下：1. 初步方案设计2.压铸工艺有关参数的选取3.根据产品体积，确定内浇口面积及形状。

4.横浇道和直浇道方案设计5.根据确定的参数，利用CATIA软件作出浇注系统三维模型。

6.利用Anycasting模拟充型过程三、具体设计过程1.初步方案设计图3金输液流动方向如图3所示，此零件结构复杂，在高压浇注过程中，充型速度很快，易产生激溅、铁豆，且型腔中气体不易于排除，所以根据上述易产生的缺陷，应采用底注式浇注系统，它不但能改善上述缺陷，还可以使内浇道很快被金属液淹没，实现快速平稳充型。

同时型腔中液面升高后使横浇道较快充满，较好挡渣，利于得到外形精美、质量优良的铸件。

由于此零件模型中间部分较为复杂，四周比较简单，中间位置充型易出现问题，所以浇注系统的位置应该选在下面部位上。

2.压铸工艺有关参数的选取图4铸件材料为AZ91D镁合金，铸件体积经UG计算为V铸 =m/p =760/1.8=422.2 cm3 金属液质量G=0.76kg液态金属密度p =1.8g/cm2充填速度Vg=40m/s型腔的充填时间 t=0.05s根据产品体积，确定内浇口面积及形状。

高强度高韧性球墨铸铁曲轴铸造技术

ห้องสมุดไป่ตู้
Ｃ．ｔ．Ｗｅｄｎ２４０，ｈｎ）ｏＬｄｎｅｇ６４０Ｃｉａ
Ａｂｔａｔｎｏｄｒｔｎｒａｅｔｅｓｒｎｔ，ｏｇｎｓｆｔｅｎｄｌｒｉｎｃａｋｈｆａｄｉｒｖａｔｇｑａｉ，ｅｅｆｓｒｃ：Ｉｒｅｉｃｅｓｈｔｅｇｈｔｕｈｅｓｏｈｏｕａｒｒｎｓａｎｍｐｏｅｃｓｎｕｌｙａｓｒｓｏｏｏｔｉｔｉｉｖｓｉａｉｎｒｃ￣ｉｄｕｏｔｅｎｅｔｔｓｗｅｅａｅｏｔｎｈｍｉｉａｕｔａｌｙｎｅｈｉｕ，ｃｎｒｌｅｈｉｕｆｉｎｇｏｎ — ｍｏｎｌｉｇｔｃｎｑｅｏｔｔｃｎｑｅｏｒｍｅｔｅｔｅｉｐｉｔｏｏｏｌｕｅｔｅｏｎ，ｎｄｌｒｉｇｔｅｔｇｔｃｎｑｅｃｒｅｕｄｐ￣ｉｇｍｅｈｄａｄｔｅｓｒｃｕｅｕｉｒｚｎｏｍａｉｔｎｐｏｅｓａｄａｈｏｕａｉｎａｉｅｈｉｕ，ｕｖｄｍｏｌａｎｔｏｎｈｔｔｒ — ｎｆｍｉｉｇｎｒｌａｉｒｃｓｎ，ｓｔｅｚｒｎｕｏｚｏｒｓｌｔｅｈｇ — ｔｎｔｎｉｈｔｕｈｅｓｎｄｌｒｉｏｒｎｓａｔｗａｕｃｓｆｌｅｅｏｅ．ｈｅｓｌｔｎｔｆｔｅｅｕｔｈｉｈｓｅｇｈａｄｈｇｏｇｎｓｏｕａｒｎｃａｋｈｆ，ｒｓｓｃｅｓｕｌｄｖｌｐｄＴｅｔｎｉｓｒｇｈｏｙｅｅｈ

厚断面球铁曲轴的铸造

厚断面球铁曲轴的铸造朱雪斌(杭州杭氧铸造有限公司)摘要:以W4Z8型曲轴铸造经验为例,总结了厚断面球铁曲轴方案确定应注意的问题及化学元素对曲轴性能的影响。

关键词:铸造;厚断面球铁;曲轴;化学成分厚断面球铁曲轴在生产中存在冷却速度缓慢,容易造成铸件厚壁中心或热节石墨畸变、球数减少、组织粗大、二次渣和石墨飘浮等球化孕育衰退问题。

现以W4Z 8型曲轴为例介绍厚断面球铁曲轴的铸造经验。

W4Z8型曲轴是配套0310系列氧气压缩机运动机构的关键零件,承受活塞力8t,加工面质量要求很高,一般加工面不允许存在肉眼可见缺陷,关键加工面(主轴颈)需经磁粉探伤检查合格。

该零件材料牌号为Q T600-3。

1铸造工艺方案111零件结构零件最大外径5500mm,主轴颈5180~190mm,中空575mm,腰形35m m @75mm,总长2770m m,重量为1250k g 。

W4Z8型曲轴采用树脂砂造型,其铸造工艺如图1所示。

图1W4Z8型曲轴铸造工艺示意图112铸造工艺方案的确定曲轴铸造工艺方法一般有3种,即横做横浇横冷、横做竖浇竖冷和横做横浇竖冷,3种方法各有优缺点。

横做横浇横冷具有充型平稳、劳动条件好、生产率高及便于大量生产的流水作业优点,但冒口补缩效果相对差;横做竖浇竖冷具有充型相对平稳、冒口补缩效果相对好,但难以在大量生产的流水作业上应用;横做横浇竖冷具有充型平稳、冒口补缩效果好,但操作繁重、生产率低、根本无法适应流水作业生产的要求。

对这3种工艺方法进行综合分析,结合公司实际生产情况,决定采用第二种方法,即横做竖浇竖冷。

3浇注位置的选择按横做竖浇竖冷方法生产曲轴,有以下3种浇注方式#30#5杭氧科技62007l 311:(1)底注式。

内浇道开设在曲轴最下端,这种浇注方式铁水充型平稳,自下而上逐渐充满,有利于型腔内排气和熔渣上浮。

但冒口内的液体金属温度低,不利于实现顺序凝固,曲轴的热节处产生缩松。

(2)阶梯式。

浇注之初液体金属只从最低层内浇道流入型腔,待型腔内的金属液面上升到接近第二层内浇道时,才从第二层内浇道流入型腔。

大中型厚壁球铁箱体零件的铸造工艺及数值模拟分析

大中型厚壁球铁箱体零件的铸造工艺及数值模拟分析厚大球铁铸件在铸造时，常应用无冒口铸造工艺与冷铁配合的方法，能够有效提高冒口补缩能力，消除缩孔、缩松和铁豆等铸造缺陷，保证铸件质量，并且还使树脂砂用量减少，提高了工艺出品率。

而为了提高铸造的合格率，常在进行无冒口铸造时添加较小的补偿冒口。

并基于pro/e与procast对铸造工艺进行改进数值模拟，根据模拟结果对工艺进行改进。

标签：无冒口；球铁铸件；冷铁1 铸件结构特点箱体结构，内部中空，由多个隔板分隔，上下为两个大平板，上板较大，使用时承载其上的部件，板上有螺纹孔和油槽用于固定和润滑，下板通过螺纹孔与下部固定。

侧壁倾斜并内凹。

在上平板上有四个对称分布，呈工字型的油槽，用于将重物放于其上时的润滑，防止该移动板与其他重物接触时因力量过大而产生磨损。

隔板与外壁相交处散热较难，易产生热节，产生缩松，在工艺设计时应注意应用冷铁等措施改进这些部位的散热。

最大壁厚50mm，最小壁厚30mm，该铸件为大型厚壁铸件，壁厚较均匀且与铸件尺寸相适应。

生产经验表明：具有较大平板的铸件，如机床床身等，会因为结构的刚度差，或由于铸件各表面冷却条件的差别产生的内应力，产生翘曲变形。

该件内腔多处为隔板，能够起到拉肋的作用，因此在一定程度上避免了翘曲变形。

2 无冒口铸造工艺原理球墨铸铁中的碳以球形石墨的形态存在，流动性和线收缩与灰铸铁相近，体收缩及形成内应力倾向较大，易产生缩松和裂纹。

在铁水凝固过程中，具有石墨化膨胀的特点，适宜采用均衡凝固方式，要求砂型的刚度较高，在铸件膨胀时约束铸件，对其产生反作用力，形成自补缩。

自补缩不足的部分可以利用冒口进行补缩，冒口的补缩量和补缩时间均较小，可以有效提高铸件的工艺出品率。

本件为厚大球铁件，适用于无冒口铸造的工艺。

3 铸造工艺设计3.1 分型面与浇注位置的选择采用卧浇卧冷，使合型位置、浇注位置、冷却位置相同。

将零件上部的大平板置于铸型下部。

此方案有点有铸件上部的大平板位于铸型下部，可有效减少此处缺陷；下芯方便；浇注后不需翻转，保持原位不动，可防止铸件因石墨化膨胀而胀大。

球墨铸铁件微观组织的数值模拟

球墨铸铁件微观组织的数值模拟
摘要：
1.引言
2.球墨铸铁件微观组织的数值模拟方法
3.球墨铸铁件微观组织的数值模拟应用
4.总结
正文：
1.引言
球墨铸铁件作为重要的工程材料，在当今的很多国家的铸件产量中有较大的比例，并且生产技术也达到了一定的水平。

但由于铸造过程中的复杂性使得球墨铸铁件的质量仍然存在着很多的问题。

为了更好地控制其生产质量，本文将介绍球墨铸铁件微观组织的数值模拟方法。

2.球墨铸铁件微观组织的数值模拟方法
数值模拟是一种通过计算机模拟技术来研究球墨铸铁件微观组织的方法。

根据生产实际及当前的关于球型石墨、晶体方面的形成、生长理论，结合先进的计算机技术，可以对金属的凝固过程进行模拟。

整个模拟过程可以分为前处理、模拟计算和后处理三个部分。

前处理主要是对模型进行网格剖分，模拟计算则是基于物理原理对铸铁件的凝固过程进行模拟，后处理则是对计算结果进行可视化显示。

3.球墨铸铁件微观组织的数值模拟应用
数值模拟技术在球墨铸铁件生产中的应用主要体现在两个方面：一是对凝固过程的模拟，可以预测铸铁件中的缩孔、裂纹等缺陷，从而指导生产过程；
二是对微观组织的模拟，可以预测铸铁件的力学性能，为产品设计提供依据。

4.总结
球墨铸铁件微观组织的数值模拟是一种有效的工程技术手段，可以通过计算机模拟技术来预测铸铁件的生产质量和力学性能。

球墨铸铁件微观组织的数值模拟研究

管理及其他M anagement and other球墨铸铁件微观组织的数值模拟研究宋良，邓玉，孙剑摘要：球墨铸铁件是重要的工程材料，具有高强度低成本等优点，广泛应用于汽车农机及管道工程等许多重要工业部门，由于铸造过程复杂性使其质量存在很多问题。

球铁铸件具有模糊凝固的特性，铸件容易产生很大的收缩缺陷，是球铁件生产中难以解决的突出问题。

铸件凝固数值模拟是利用计算机技术可视化显示铸造过程的技术手段，可以优化产品结构提高质量，对推动铸造技术进步具有重要作用。

介绍球墨铸铁件材料特性，开发铸件缺陷分析系统，分析球铁铸件缩孔产生机理，利用开发系统对铸件模拟验证缩孔预测系统可用。

关键词：球墨铸铁；微观组织；数值模拟铸造是国民经济中的重要产业支柱，随着我国经济的持续发展，对铸造工业生产率要求不断提高，随着计算机技术的发展，铸造过程计算机模拟仿真技术在产品设计等方面发挥巨大作用，有效优化产品结构缩短开发周期。

随着汽车工业生产的发展，汽车零件要具有可靠的质量，铸件内外在质量包括材质均匀性、尺寸精度等高于其他铸件，促使人们对铸件凝固过程深入研究，可以利用工艺因素变化深入研究凝固机理，指导工艺过程的设计提高铸件质量。

实验方法研究凝固组织形成过程具有直观性，但存在耗费人力周期长等缺点，计算机技术的发展使得铸造凝固计算机数值模拟技术迅速发展，运用有限差分法可以对铸造中铸件温度场进行数值模拟，铸件的缩孔模拟预测是控制铸件内部质量的重要手段。

将铸件尺寸合金物理参数等输入计算机可以对凝固中温度场模拟，合理控制工艺流程。

1 球墨铸铁件凝固过程基础理论铸造业是我国具有数千年历史的传统产业，作为制造业的重要部分对国民经济发展起到重要作用，制造业有时产品质量不易保证废品率较高，随着我国经济的发展，对铸件生产实现科学化控制，促进传统工业技术改造具有重要现实意义。

随着计算机技术的迅速发展，铸件凝固过程数值模拟等技术大量应用于实际生产中，铸造工艺数值模拟成为铸造学科研究前沿课题，材料成型铸造发展趋势是用计算机模拟仿真代替传统经验性研究方法。

球铁支架的铸造工艺设计及数值模拟

球铁支架的铸造工艺设计及数值模拟AnyCastmg铸造模拟软件系统是专门针对各种铸造工艺过程开发的仿真系统，可以进行铸造的充型、热传导和凝固过程的模拟分析。

通过数值模拟可以较准确地预测铸件可能出现的缺陷大小、部位和发生的时间，从而在实际生产前进行工艺改造以保证铸件质量，减少铸件缺陷，降低生产成本。

l铰链支架的原始铸造工艺方案右铰链支架材质为QT450-10，毛量约为11.676kg，轮廓尺寸为424.5mm×363mm×152.5mm。

铸件安装部位表面需精加工且精度较高，其余为毛坯。

铸件上下部位各有两条肋，肋与铸件连接部位容易产生热节。

支架整体分布在两个平面，平面连接处形成拐角，易产生应力集中。

铸件还有许多需要加工的小孔，由于孔径较小，不直接铸出。

该铸件材料选用自硬呋喃树脂砂，相同生产条件下出品率越高效益越好，但多件排布時横浇道太长将会导致铁液氧化、球化衰退严重，支架铸件采用一箱两件生产。

为提高出品率浇注系统设置一个直浇道，直浇道设置在中间，然后分流出两个对称的横浇道，在每支横浇道上分出4个内浇道。

支架壁较薄，不易安放冒口，支架壁较厚的安装孔部位可利用冷铁加快凝固速度，因此综合参考可采用无冒口铸造方案。

浇注系统设计为封闭开放式，中注式浇注系统，使用这种浇注系统金属液进入型腔时流速大，充型平稳，另外，为了更好的撇渣，选择带过滤网的漏斗形浇口杯，在浇口杯处安放用油砂制成的厚为15mm的滤渣网，网孔上部直径为Φ6mm，下部为Φ7mm，提高金屬液的质量。

球墨铸铁浇注系统各组元的截面积虽可计算，但通常采用经验数据更接近实际，此处取∑F直：∑F横：∑F内=0.8：1.2：1。

2.充型及凝固过程数值模拟右铰链支架在此工艺方案的色温填充模拟结果如图1所示，以色温方式显示浇注过程中液流充型流动和温度变化，表现了流动与换热的实时耦合效果，由此模拟结果可以看出金属液充型过程中的温度变化，铸件在整个充型过程中的温度分布基本上是纵向下部温度低，上部温度高，横向则是中心温度高，边缘温度低。

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ｎｄｌｒｒｎｉｒｖｈｏｒｇｓｓｅｏｒｅｕｄｃｎｌｇ，ｏｕｅｕｒｃｖｌｅｓｏｕａｏ，ｉｍｐｏｅｔｅｐｕｉｙｔｍｆｏｎｆｍｒｆｎｒｔｈｏｏｃｍｐｔｒｎｍｅａｕｉｌｔｎａｄｔｓｅｆａｏｙｅｙｉｍｕａｉｎｅｔｒｉ — ｏｖｉｃ
根据传热学原理和铸造凝固理论对模拟结果进行了分析，定了曲轴产生 “ 凹” 陷的主要原因。结合壳型填铁丸确缩缺铸造工艺和球铁的凝固特点对原铸造工艺的浇注系统进行了改进，并对改进后的铸造工艺进行了计算机数值模拟和试验验证。结果表明，进后的浇注系统补缩能力明显增强，除了原工艺的铸造缺陷；拟结果与实际浇注结果改消模
ｉｈｒｎｓａｔｏｉｅｗｉｈｏｎｒｅｈｏｏｆｓｅｌｕｄｆｌｎｒｎｓｏｎｏｉｉｃｔｎｃａａｔｒｓｉｓｏｎｔｅｃａｋｈｆ．ｍｂｎｔｔｅｆｕｄｔｃｎｌｇｏｈｌｍｏｌｌｇｉｏｈｔａｄｓｌｆａｉｈｒｃｅｔｆＣｈｙｙｉｉｄｉｏｉｃ
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基本一致。
主题词：曲轴球墨铸铁
铸造ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ过程
数值模拟
中图分类号：４４１３－文献标识码：文章编号：００３０（０６０ — ０７０Ｕ６．３＋３Ａ１０ — ７３２０）９０３ — ３
ＴｈｍｅｉｌｅＳｍｕａｉｎａｄＡｎｌｓｓｏｕｄｙｅＮｕｒｃＶａｕｉｌｔｏｎａｙｉｆＦｏｎｒ
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球铁曲轴铸造过程的数值模拟及分析
陈位铭金胜灿
（．１长春汽车工业高等专科学校；．汽集团铸造有限公司）２一
【要】利用计算机数值模拟技术对某发动机球铁曲轴铸件的铸造充型过程和温度场分布进行了数值模拟，摘并
【ｓｒｃ】ｐｌｃｍｐｔｕｒａｅｓｕａｉｃｎｌｇｍｌｅｆｎｒｍｕｄｉｌｇｐｏｅｓａｄｄｓＡｂｔａｔＡｐｏｕｅｎｍｅｉｖｌｉｌｏｔｈｏｙｔｓｕａｕｄｏｌ－ｌｎｒｃｓｎｉｙｒｃｕｍｔｎｅｏｏｉｔｏｙｌｉ —