張榮芳　孟維云　李姣

[摘要]首先對(duì)右鉸鏈支架進(jìn)行初步的鑄造工藝方案設(shè)計(jì)，然后運(yùn)用鑄造數(shù)值模擬軟件AnyCasting對(duì)其充型和凝固過程進(jìn)行模擬，預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的鑄造缺陷及部位，分析缺陷產(chǎn)生的原因，從而改進(jìn)設(shè)計(jì)工藝。經(jīng)多次模擬優(yōu)化獲得最佳工藝，可減少鑄造缺陷，保證鑄件質(zhì)量。

[關(guān)鍵詞]鉸鏈支架；鑄造工藝；數(shù)值模擬

引言

AnyCastmg鑄造模擬軟件系統(tǒng)是專門針對(duì)各種鑄造工藝過程開發(fā)的仿真系統(tǒng)，可以進(jìn)行鑄造的充型、熱傳導(dǎo)和凝固過程的模擬分析。通過數(shù)值模擬可以較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)鑄件可能出現(xiàn)的缺陷大小、部位和發(fā)生的時(shí)間，從而在實(shí)際生產(chǎn)前進(jìn)行工藝改造以保證鑄件質(zhì)量，減少鑄件缺陷，降低生產(chǎn)成本。

l鉸鏈支架的原始鑄造工藝方案

右鉸鏈支架材質(zhì)為QT450-10，毛量約為11.676kg，輪廓尺寸為424.5mm×363mm×152.5mm。鑄件安裝部位表面需精加工且精度較高，其余為毛坯。鑄件上下部位各有兩條肋，肋與鑄件連接部位容易產(chǎn)生熱節(jié)。支架整體分布在兩個(gè)平面，平面連接處形成拐角，易產(chǎn)生應(yīng)力集中。鑄件還有許多需要加工的小孔，由于孔徑較小，不直接鑄出。

該鑄件材料選用自硬呋喃樹脂砂，相同生產(chǎn)條件下出品率越高效益越好，但多件排布時(shí)橫澆道太長(zhǎng)將會(huì)導(dǎo)致鐵液氧化、球化衰退嚴(yán)重，支架鑄件采用一箱兩件生產(chǎn)。為提高出品率澆注系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)直澆道，直澆道設(shè)置在中間，然后分流出兩個(gè)對(duì)稱的橫澆道，在每支橫澆道上分出4個(gè)內(nèi)澆道。支架壁較薄，不易安放冒口，支架壁較厚的安裝孔部位可利用冷鐵加快凝固速度，因此綜合參考可采用無冒口鑄造方案。

澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)為封閉開放式，中注式澆注系統(tǒng)，使用這種澆注系統(tǒng)金屬液進(jìn)入型腔時(shí)流速大，充型平穩(wěn)，另外，為了更好的撇渣，選擇帶過濾網(wǎng)的漏斗形澆口杯，在澆口杯處安放用油砂制成的厚為15mm的濾渣網(wǎng)，網(wǎng)孔上部直徑為Φ6mm，下部為Φ7mm，提高金屬液的質(zhì)量。球墨鑄鐵澆注系統(tǒng)各組元的截面積雖可計(jì)算，但通常采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)更接近實(shí)際，此處取∑F_直：∑F_橫：∑F_內(nèi)=0.8：1.2：1。

2.充型及凝固過程數(shù)值模擬

右鉸鏈支架在此工藝方案的色溫填充模擬結(jié)果如圖1所示，以色溫方式顯示澆注過程中液流充型流動(dòng)和溫度變化，表現(xiàn)了流動(dòng)與換熱的實(shí)時(shí)耦合效果，由此模擬結(jié)果可以看出金屬液充型過程中的溫度變化，鑄件在整個(gè)充型過程中的溫度分布基本上是縱向下部溫度低，上部溫度高，橫向則是中心溫度高，邊緣溫度低。初始澆注溫度為1300℃，充型剛結(jié)束時(shí)的最低溫度約為1210℃，說明充型過程中溫度變化較小，充型完成時(shí)溫度分布較為均勻。

從充型過程溫度分布來看，鑄件在整個(gè)充型過程中的溫度分布基本上是縱向下部溫度低，上部溫度高，橫向則是中心溫度高，邊緣溫度低。初始澆注溫度為1300℃，充型剛結(jié)束時(shí)的最低溫度約為1210℃，說明充型過程中溫度變化較小，充型完成時(shí)溫度分布較為均勻。

3結(jié)論

AnyCasting軟件中的高級(jí)鑄件分析，可以準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)鑄件在實(shí)際澆注過程中容易出現(xiàn)缺陷的部位和類型。支架鑄件關(guān)鍵部位有上部安裝孔要求組織致密：下部直徑100mm孔與周圍四個(gè)孔有較高的位置度要求側(cè)耳、四根肋與支架本體連接部位容易形成熱節(jié)，產(chǎn)生熱裂，這些部位是模擬結(jié)果分析的重點(diǎn)。根據(jù)概率缺陷分析，支架鑄件整體出現(xiàn)缺陷概率很小，尤其重要部分幾乎不出現(xiàn)缺陷。