小型鑄鋼件多維振動鑄造機理研究.pdf

1、隨著汽車、鐵道車輛制造業(yè)的進步和我國鑄造行業(yè)準(zhǔn)入條件的推行，對整車的安全、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)帶來較多的工藝和生產(chǎn)難題。本文以振動優(yōu)化列車車鉤縮松縮孔為主要研究目標(biāo)，基于TRIZ和拓撲機構(gòu)設(shè)計理論設(shè)計制作了一臺多維振動鑄造機;利用EDEM-FLUENT液固兩相流耦合和基于相似準(zhǔn)則的物理模擬實驗，分別研究了多維振動物性參數(shù)對小型

2、鑄鋼件車鉤試樣充型和縮松縮孔的影響。
　　利用TRIZ對現(xiàn)有振動鑄造機系統(tǒng)功能、物質(zhì)-場及因果關(guān)系進行分析，理清其沖突、矛盾所在，根據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)理論在現(xiàn)有鑄造機基礎(chǔ)上提出一種振動物性參數(shù)獨立可調(diào)的多維振動鑄造機構(gòu)。利用ADAMS分析該多維運動機構(gòu)在不同工況下的運動性質(zhì)，驗證振動在X、Y、Z方向的運動獨立性，證明此并聯(lián)機構(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車鉤的試樣合金液在不同振動維

3、數(shù)、振幅、振頻下對充型流動的影響，得出:在維數(shù)為XYZ、頻率為30Hz、振幅為0.35mm的振動條件下，鑄鋼液在螺旋試樣中的充型流動長度最佳?；谙嗨茰?zhǔn)則和正交設(shè)計方式對小型鑄鋼件車鉤試樣進行實驗設(shè)計，通過物理模擬實驗研究多維振動參數(shù)對其縮松縮孔的影響，得出最優(yōu)振動參數(shù)為維數(shù)為XYZ、振頻35Hz、振幅0.30mm;并通過對各振動參數(shù)對縮松縮孔影響極差大小分析得出振動頻率影響最大，振動維數(shù)（自由度）次之，振動幅值影響相對較小。
　

4、　為進一步驗證多維振動鑄造技術(shù)對小型鑄鋼件缺陷的改善程度，以安徽鑫宏有限公司生產(chǎn)中某型號小型鑄鋼件列車車鉤為研究對象。通過ProCAST分析車鉤內(nèi)部所存在的縮松縮孔缺陷問題，并對原澆注方案存在的補縮不足問題進行優(yōu)化。并在優(yōu)化工藝基礎(chǔ)上對車鉤鑄件充型過程施加同EDEM-FLUENT耦合模擬得出最佳振動物性參數(shù);并對凝固過程施加物理模擬得出的最優(yōu)振動參數(shù)進行振動優(yōu)化。通過理論、數(shù)值模擬和實驗分析得出，小型鑄鋼件列車車鉤在振動參數(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。通過對試制車鉤樣件進行X射線無損檢測，檢測結(jié)果表明振動優(yōu)化后的車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題。
　　由理論、數(shù)值模擬和實驗分析得出，小型鑄鋼件列車車鉤在振動參數(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