小型鑄鋼件多維振動(dòng)鑄造機(jī)理研究.pdf

1、隨著汽車(chē)、鐵道車(chē)輛制造業(yè)的進(jìn)步和我國(guó)鑄造行業(yè)準(zhǔn)入條件的推行，對(duì)整車(chē)的安全、高速、低耗、低成本及良好的舒適性等性能提出了較高要求。同時(shí)鑄鋼件型腔的復(fù)雜程度、壁厚、工藝精度等需求在不斷提高，給鑄鋼件鑄造工藝生產(chǎn)帶來(lái)較多的工藝和生產(chǎn)難題。本文以振動(dòng)優(yōu)化列車(chē)車(chē)鉤縮松縮孔為主要研究目標(biāo)，基于TRIZ和拓?fù)錂C(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)制作了一臺(tái)多維振動(dòng)鑄造機(jī);利用EDEM-FLUENT液固兩相流耦合和基于相似準(zhǔn)則的物理模擬實(shí)驗(yàn)，分別研究了多維振動(dòng)物性參數(shù)對(duì)小型

2、鑄鋼件車(chē)鉤試樣充型和縮松縮孔的影響。
　　利用TRIZ對(duì)現(xiàn)有振動(dòng)鑄造機(jī)系統(tǒng)功能、物質(zhì)-場(chǎng)及因果關(guān)系進(jìn)行分析，理清其沖突、矛盾所在，根據(jù)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)理論在現(xiàn)有鑄造機(jī)基礎(chǔ)上提出一種振動(dòng)物性參數(shù)獨(dú)立可調(diào)的多維振動(dòng)鑄造機(jī)構(gòu)。利用ADAMS分析該多維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在不同工況下的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，驗(yàn)證振動(dòng)在X、Y、Z方向的運(yùn)動(dòng)獨(dú)立性，證明此并聯(lián)機(jī)構(gòu)為完全解耦。
　　借助EDEM-FLUENT固液兩相流耦合模擬分析小型鑄鋼件列車(chē)車(chē)鉤的試樣合金液在不同振動(dòng)維

3、數(shù)、振幅、振頻下對(duì)充型流動(dòng)的影響，得出:在維數(shù)為XYZ、頻率為30Hz、振幅為0.35mm的振動(dòng)條件下，鑄鋼液在螺旋試樣中的充型流動(dòng)長(zhǎng)度最佳。基于相似準(zhǔn)則和正交設(shè)計(jì)方式對(duì)小型鑄鋼件車(chē)鉤試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，通過(guò)物理模擬實(shí)驗(yàn)研究多維振動(dòng)參數(shù)對(duì)其縮松縮孔的影響，得出最優(yōu)振動(dòng)參數(shù)為維數(shù)為XYZ、振頻35Hz、振幅0.30mm;并通過(guò)對(duì)各振動(dòng)參數(shù)對(duì)縮松縮孔影響極差大小分析得出振動(dòng)頻率影響最大，振動(dòng)維數(shù)（自由度）次之，振動(dòng)幅值影響相對(duì)較小。
　

4、　為進(jìn)一步驗(yàn)證多維振動(dòng)鑄造技術(shù)對(duì)小型鑄鋼件缺陷的改善程度，以安徽鑫宏有限公司生產(chǎn)中某型號(hào)小型鑄鋼件列車(chē)車(chē)鉤為研究對(duì)象。通過(guò)ProCAST分析車(chē)鉤內(nèi)部所存在的縮松縮孔缺陷問(wèn)題，并對(duì)原澆注方案存在的補(bǔ)縮不足問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化。并在優(yōu)化工藝基礎(chǔ)上對(duì)車(chē)鉤鑄件充型過(guò)程施加同EDEM-FLUENT耦合模擬得出最佳振動(dòng)物性參數(shù);并對(duì)凝固過(guò)程施加物理模擬得出的最優(yōu)振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行振動(dòng)優(yōu)化。通過(guò)理論、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)分析得出，小型鑄鋼件列車(chē)車(chē)鉤在振動(dòng)參數(shù)為XYZ維數(shù)

5、、30Hz頻率、0.35mm振幅下充型，在XYZ維數(shù)、35Hz頻率、0.30mm振幅凝固鑄件缺陷改善程度最佳。通過(guò)對(duì)試制車(chē)鉤樣件進(jìn)行X射線無(wú)損檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明振動(dòng)優(yōu)化后的車(chē)鉤鑄件縮松縮孔缺陷明顯減少，鑄件品質(zhì)得到很大提升，有效的為企業(yè)解決縮松縮孔缺陷問(wèn)題。
　　由理論、數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)分析得出，小型鑄鋼件列車(chē)車(chē)鉤在振動(dòng)參數(shù)為XYZ維數(shù)、30Hz頻率、0.35mm振幅下充型，在XYZ維數(shù)、35Hz頻率、0.30mm振幅凝固鑄件缺陷改