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。     

高刚度低应力床身的生产方法及精度研究

从炉料配比、化学成分、力学性能要求和熔炼工艺、孕育处理、时效处理等方面系统地介绍了高刚度低应力床身铸件HT300的生产工艺及其先进性。采用传统生产工艺和新工艺分别生产2组床身铸件,对比测量其理化指标和导轨面直线度。对比结果表明:高CE下,通过0.5%~0.7%Cu+0.2%~0.3%Cr+0.035%~0.05Sn复合合金化、低的打箱温度(≤280℃)和阶梯式升温降温法热时效,可获得高刚度低应力床身铸件HT300;与低CE高强度床身铸件相比,高CE高刚度低应力床身铸件的导轨面具有相对更小的变形量、更高的精度和精度保持性。     

机床床身二维纵向截面的铸造应力场有限元数值模拟

本文根据灰铸铁件凝固特点，运用有限元和差分法，研究了ＣＧ６１２５仪表床身导轨所在的纵向截面上二维温度场和铸造应力场的数值模拟方法。模拟的床身热应力分布与铸造应力现场实测方法相结合，可实现对取消人工时效灰铸铁件铸造应力和质量的工艺控制     

高精度保持性QT600-3横梁的铸造技术

从横梁结构刚度的有限元分析、铸造变形数值模拟、熔炼处理工艺及时效处理等方面介绍了高精度保持性QT600-3横梁的铸造技术,T型模拟导轨试样和横梁铸件的直线度测量结果表明:提高材料的弹性模量,有利于减小横梁变形;采用较高的CE、复合合金化、低的打箱温度和振动时效,可获得弹性模量≥160 GPa、残余应力≤50 MPa的高刚度低应力的QT600-3横梁;经过6个月,高刚度低应力的#2试样直线度变化量明显小于低CE高强度的试样;高刚度低应力球墨铸铁横梁的直线度为24.0μm,经过1年后为27.6μm,变形量仅为3.6μm,高CE高刚度低应力的球墨铸铁横梁铸件具有较高的精度和较小的变形。     

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。     

缸体铸件在不同落砂条件下热应力场的模拟

利用有限差分有限元集成分析方法，对某厂柴油机缸体铸件在3种不同温度开箱落砂条件下的铸造过程温度场、应力场进行计算机数值模拟，得到其冷却变形情况及残余应力分布，并评价3种工艺方案。结果表明落砂温度越低，铸件的变形越小，但对铸件的残余应力影响不大，不过对铸件凝固过程中应力值的变化趋势影响较大，落砂温度越低，铸件落砂时的应力值也越大。     

铸铁件打箱时间设计的影响因素研究

针对铸铁件打箱时间设计的影响因素,从凝固时间、组织结构转变、冷却速率、材料的高温性能进行了研究,并给出了铸铁件打箱时间设计的原则和方法,提出以下建议:(1)须在铸件完全凝固后再考虑移动铸件,完成凝固时间可以根据经验公式进行估算;(2)为保证铸件基本性能,须等到组织转变完成后再考虑打箱,对于铸铁件,不建议高于550℃打箱;(3)铸铁件高温打箱时,须设法避免铸件发生较大受力或撞击;(4)对于结构复杂、壁厚差异大的铸件,须进行炉内热时效处理才能发货,对于不进行热时效的铸件,球墨铸铁件不建议高于300℃,灰铸铁件不建议高于200℃打箱。     

灰铸铁S16R2机体铸造工艺设计与开发

分析了灰铸铁S16R2柴油机机体铸件的结构特点和工艺特性,确定采用底脚板在上的立式浇注位置、树脂自硬砂组箱造型工艺。采取大孔出流方式设计了浇注系统,用MAGMA软件对充型、凝固过程等进行模拟分析,确定了浇注系统及浇道比为ΣS_直∶ΣS_阻∶ΣS_内=1.26∶1∶1.34,出铁温度1 400～1 430℃,浇注温度1 360～1 380℃,浇注时间48～52 s等,并对试制件铸造残余压应力测试及模拟对比,一次开发试制出合格产品。     

应力框热应力数值模拟及变形分析

利用专业铸造模拟软件ProCAST,对HT250应力框铸件在3种不同浇注温度、3种不同落砂温度条件下进行了铸造过程温度场、应力场的计算机数值模拟,得到其残余应力分布和冷却过程变形情况。通过正交试验设计方法对残余应力和浇注温度、落砂温度的关系进行分析,结果表明:落砂温度对残余应力的影响较大,落砂温度越高,残余应力越小,但铸件的变形越大;浇注温度对残余应力的影响没有规律,但浇注温度越高,铸件的最终变形越大。     

亚共晶Al-7Si-0.6Mg合金凝固过程变形规律研究

本研究以一维长杆铸件为对象,采用K型热电偶与数据分析软件研究了亚共晶Al-7Si-0.6Mg合金的凝固变形规律。结果表明:固定体积下,随着铸件模数与长宽比的增加,初晶析出温度与二元共晶反应温度随之上升,第一冷却速度、第二冷却速度与整体凝固冷却速度连续下降;受铸件/铸型界面换热影响,起始凝固部位体积收缩产生气隙并沿边线逐渐向心部区域扩展,凝固温差诱发产生的热应力受铸型刚性约束作用,铸件产生挠曲变形,宽度方向凝固尺寸变形量符合Lorentz数学函数分布,且随铸件长宽比降低逐渐下降,高度方向符合Extreme数学函数分布,随铸件长度增加连续上升;凝固总尺寸变形量随着铸件模数、凝固枝晶搭接温度与时间的增加而连续上升,随着凝固冷却速度与二元共晶反应温度的增加而不断降低。