铸造件切削加工残余应力及变形机理研究

铸造件在变形矫正中会产生很大的寄存残余应力,当该铸造件进行切削加工时,由于切削加工的作用会使构件内部残余应力重新分布,最终决定了构件的几何形状。因此,如何更好的预测、控制切削加工的残余应力,通过该残余应力与铸件寄存的残余应力的叠加,保证铸件切削加工后精确的几何形状是当前切削加工研究的关键问题。本文基于有限元仿真技术,针对于大型构件,从研究高速切削加工残余应力的特性入手,分析了残余应力的产生特性,并进一步揭示了残余应力对构件变形的影响,得出了仿真模型,对于预防铸造件加工变形,优化切削加工参数有很好的指导意义。     

浅析铸件加工后变形的原因及其预防措施

分析了铸件加工前后工件内部的应力分布状态及内应力对工件变形的影响。根据具体的加工实例，提出了消除工件内应力影响的措施，避免加工后的工件产生变形而影响加工精度。     

铸辗成形高温出模环形铸坯的热力耦合模拟

针对铸辗连续成形环形铸件高温出模环节可能产生裂纹、变形等铸造缺陷,通过数值模拟,分析了不同出模温度对铸件热应力和应变的影响,探讨了相同出模温度条件下,不同环境温度和传热系数对铸件热应力和应变的影响。结果表明,环件内表面边界和中心部位应力及变形较大,易产生裂纹。此外,传热系数比环境温度对铸造应力影响大。出模后铸件采取保温措施后,铸件热应力和变形显著减小,裂纹倾向明显降低。     

灰铸铁机床床身应力与变形的测试研究

利用数值模拟软件对铸件的充型、凝固过程及铸件内部热应力分布情况进行模拟分析。通过测试灰铸铁机床床身多个测点在热时效前后、加工前后及振动前后的残余应力值,发现残余应力随CE和Si/C比提高而降低;热时效能大幅度降低铸件残余应力,热时效温度越高,铸件残余应力降幅越大,且降温时段降温速度对残余应力有较大影响;加工会产生较大残余应力,热时效后进行其它时效对残余应力影响不大。     

基于ProCAST的龙门加工中心滑枕铸件残余应力数值模拟及分析

运用ProCAST软件对滑枕铸件充型、凝固结束后的残余应力场进行模拟分析,获得了滑枕铸件残余应力场分布规律。结果表明:滑枕铸件的丝杆安装面上的应力主要是压应力,主轴箱安装面上的应力主要是拉应力,其余测试面上拉、压应力同时并存,丝杆安装面和主轴箱安装面上的残余应力是滑枕产生弯曲变形的主要原因。滑枕主轴轴承安装部位为应力集中区域,其最大应力值达到195.6MPa,该部位易产生变形或开裂。通过数值模拟获得铸件残余应力的大小及分布规律,可为滑枕结构的设计与优化提供参考依据。     

机床床身铸件的数值模拟及残余应力研究

采用数值模拟软件JSCAST对精密车削加工中心HTC2050和精密卧式加工中心HMC50e灰铸铁床身铸件的充型、凝固过程、温度场、应力及变形进行模拟分析;采用盲孔法测量不同打箱温度下的灰铸铁床身铸件和粗加工前后的球铁滑枕箱体铸件的残余应力。结果表明:铸件下箱床身凝固慢,导致床身容易产生残余应力,且横导轨的应力比竖导轨大;导轨及节点处有缩松缺陷,易引起收缩应力;床身在长度方向的变形量比宽度和高度方向的变形量大;灰铸铁件的残余应力比球墨铸铁件大,较低的打箱温度有利于减小残余应力,粗加工后残余应力明显增大。     

新型Fe-W合金应力框铸造应力模拟及变形分析

利用铸造模拟软件Pro CAST对新型Fe-W合金应力框件在3种不同浇注温度、浇注速度和砂型预热温度下进行了铸造应力场模拟,得到铸件的应力分布情况,并对模拟结果进行了分析。分析了铸件位移最大节点处的位移随浇注温度、砂型预热温度和浇注速度的变化。设计L_9(3~4)正交试验对铸件残余应力、位移和砂型预热温度、浇注速度、浇注温度的关系进行了探讨,并分别采用单因素分析法和极差分析法对模拟结果进行了分析,结果表明:砂型预热温度对残余应力和变形影响较大,砂型预热温度越高,铸件残余应力越小,变形越小;浇注温度对残余应力影响次之,对变形的影响最小,浇注温度越高残余应力越大,变形越大;浇注速度对残余应力影响最小,对变形的影响次之,浇注速度越大,残余应力越小,变形越小;浇注速度为0.6 m/s,浇注温度为1 560℃、砂型预热温度为600℃时,铸件产生的残余应力较小,浇注速度为0.7 m/s,浇注温度为1 560℃、砂型预热温度为600℃时铸件产生的位移、变形较小,可指导实际生产。     

玉柴铸件时效热处理工艺通过鉴定

铸件残余应力过大容易导致铸件变形、开裂,影响铸件的质量及进一步的加工。玉柴股份公司提出利用铸件余热和电辅加热的时效热处理工艺,并将其应用在发动机缸体、缸盖等铸件的时效热处理工艺中。     

织机长横梁铸件的挠曲变形及防止

通过对织机长横梁铸铁件侧弯变形的应力分析,认为导致铸件产生挠曲变形的原因在于铸件两侧面存在着温差.提出在铸件主浇注系统对侧适当位置上增设“保温浇注系统”,以控制铸件两侧面温差的工艺措施,使铸件的侧弯变形量稳定的控制在2.5mm以下,大大提高了铸件的合格率.     

大型铸钢件的变形与校正

<正> 在生产实践中,大型铸钢件(以下简称铸件)常常会有变形现象产生,特别是本身结构复杂、截面相差大的铸件,就更容易产生变形。为了挽救变形铸件,保证产品质量,就有必要对产生变形的原因和变形后的校正方法进行研究。目前,有关铸件的变形及校正的资料不多,特别是有关铸件变形后在热处理炉内整体加热校正方法的资料更少。本文除简单     

Numerical simulation of deformation in large scale hydroturbine blade casting

Abstract

Deformation is one of the most common defects during the casting of large scale hydroturbine blades because of their curved three-dimentional (3D) surface geometry. Inverse deformation is usually applied to the pattern for sand moulds to finally obtain proper shape. However, the value of inverse deformation is hard to be determined. In this paper, a method is presented to determine the inverse deformation values by cycling numerical simulation. The inverse deformation is determined by the criteria of the achievement of even and appropriate machining allowance of the whole casting. This method is applied to a large scale blade casting used in the Three Gorges Power Plant. The calculated inverse deformation is obtained after three cycles. By using the electronic coordinate determination system (ECDS), its surface is measured and the machining allowance values of some points are acquired. The measured and calculated results are in agreement.     

大型水轮机叶片的变形预测与控制研究

将数值模拟应用于大型水轮机叶片变形的预测与控制。综合考虑凝固、冷却、打箱、切除浇注系统和热处理影响建立数值模型,准确预测铸件在整个热加工工序中的变形。根据铸件结构特征和不同区域拘束度的不同,设置不同的反变形系数,对原始模型进行反变形处理。针对添加了反变形的模型,进行整个热加工过程的数值模拟计算,最终确定合理的铸件模样尺寸,生产出加工余量合适均匀的铸件。     

螺杆压缩机铸件应力对加工尺寸影响研究

螺杆压缩机对铸件尺寸加工精度要求非常高,属于精密加工件。通过对铸件人工时效退火处理和铸件砂型内冷却后的机体加工后尺寸进行了对比检测。结果表明,铸件在砂腔内冷却和人工时效退火处理对加工尺寸影响并不明显。铸件砂型内冷却温度300℃以下满足加工尺寸要求。     

回转座铸件的铸造工艺改进

分析了回转座铸件的材料要求,确定以QT400-15代替原ZG270-500材料;针对砂型铸造工艺特点,改进了铸件的分型工艺和起模斜度.实际浇注结果表明,铸件成品率达到93％以上,加工后的零件经测试没有明显变形,且机加工效率大幅提高,生产成本显著降低.     

Improved thermal stress analysis for castings

Abstract

Three algorithms are presented to address three problems in stress analysis of castings: difficulties for enmeshment of complicated casting into finite element meshes, coupling of thermal and stress analysis, and determination of inverse deformation, respectively. An algorithm of conversion of finite difference meshes into finite element meshes is achieved by reformatting the data of meshes. An algorithm of the heat transfer coefficient at the casting/mould interface is presented and the coupling of thermal and stress analysis is realised with the feedback of stress and deformation to heat transfer. Machining allowance is applied as a criterion for deformation evaluation of castings. And insufficient machining allowance is transformed to inverse deformation which is fed back to the original casting design for recalculation of stress and deformation. Therefore, the design of casting with appropriate inverse deformation is obtained. Case studies about a cylinder block and a hydro turbine blade casting are illustrated.     

细长梁数控侧铣加工变形的预测、补偿与验证

针对铸造钛合金ZTC4材质的弱刚度细长梁结构件加工变形问题,借助有限元仿真方法对该加工过程进行分析,并根据仿真预测出来的零件变形量数据,结合镜像补偿加工的方法完成了试验验证。通过建立细长梁数控侧铣加工的三维有限元仿真模型,预测出零件本体在不同位置处的变形量范围,并以此为基础利用数控铣床进行试验验证。结果表明,无补偿的加工方式零件的表面质量差,而补偿加工后的零件表面,其平面度和直线度误差都有较大幅度的降低,下降幅度分别为17%和33%,从而确定了补偿加工的方式能够有效降低该弱刚度结构件的形状误差,提升其加工精度。     

基于变形控制的薄壁板状压铸件加工精度保证

以中间板为例,介绍了薄壁板状压铸件机加工时的主要难点,以及如何在开发时对加工方案进行分析,找出保证加工精度的控制要点,以提高过程开发的品质。在试生产时,通过数据分析,发现数控加工中心的热变形导致机加工孔位工程能力不足,通过采取误差补偿的方式解决了该问题,杜绝了位置度超差不良品的产生。     

龙门式铣镗加工中心垂直度超差的工艺补偿研究

龙门式铣镗加工中心床身X轴与横梁Y轴垂直度超差是其垂直度超差的主要方面。对其成因进行分析后发现横梁重力是导致超差产生的重要原因之一。采用有限元分析技术对横梁上11个位置在重力作用下变形进行仿真分析,得到上下导轨基面与定位面的相应变形数值。由此得到基面与定位面应该加工成的形状后对横梁现有加工工艺进行改进。进行工艺补偿后通过试验发现,现有工艺产生的直线度误差基本得以消除,垂直度误差降低了85%,进而说明了工艺改进方法对于垂直度超差问题解决的有效性和可行性。     

铸件曲面及其模型曲面逆向工程并行设计技术

研究目的是通过逆向工程方法实现铸件曲面及其模型曲面的并行设计。已知与铸件安装配合的曲面数据及铸件各截面厚度,确定铸件的加工变形和加工余量后,分别求出铸件曲面和模型曲面的离散有序数据作为神经网络的样本数据。建立RBF神经网络拓扑结构,利用神经网络拟合铸件曲面和模型曲面,实现两种曲面的并行设计,曲面精度高,计算速度快。通过实例证明该方法可以实现曲面的并行设计,缩短研制和设计周期,提高效率。     

改善齿轮钢SAE8620H碳偏析的连铸工艺研究及应用

齿轮钢宏观碳偏析会加重带状级别,影响齿轮热处理变形。最根本解决方法是控制连铸坯碳偏析,在合适的连铸工艺拉速下采用优化结晶器电磁搅拌参数、动态末端电磁搅拌、控制钢水过热度及优化二冷配水的技术手段改善了连铸坯截面碳偏析指数及碳极差。实践结果表明,选择合适的连铸工艺参数及动态末搅技术能够大幅度提升铸坯内部质量,降低齿轮钢SAE8620H宏观碳偏析,达到9点碳极差不高于0.025%、碳偏析指数为0.95~1.05的水平,有效降低了齿轮钢带状级别。同时,轧制圆钢加工成齿轮后热处理变形量小、变形趋势好,产品质量得到了客户的认可。