后梁支座實型鑄造工藝設計范文
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該鑄件屬于大型厚壁件，根據確定的生產綱領以及該零件的結構特點，若采用普通鑄造工藝，會使用較多的砂芯，砂芯的放置、定位、排氣等問題會大大增加鑄造工藝的難度。針對該件單件小批量的生產綱領，采用實型鑄造工藝（即普通砂型與消失模相結合的鑄造方法）來生產。該方案選用STMMA做為模樣材料，采用自硬尿烷樹脂砂中的醇酸油尿烷樹脂砂，進行填充模型表面一定厚度的型砂填充，其余部分使用干砂填充，這樣可以減少自硬樹脂砂的用量，降低成本。通過參考資料[3]確定該鑄鋼件的涂料采用鋁礬土70%，鋯英粉30%的骨料制備的消失模鑄鋼涂料,進行刷涂，涂層厚度4mm左右即可。
2鑄造工藝設計
選取開放式底注澆注系統。根據鑄件材質，確定澆口杯用耐火磚砌成，澆注系統均采用陶瓷管砌成。在設計澆注系統時，為了獲得好的鑄件質量，采用在寬度方向上相對澆注的方式，即兩個直澆道通過"搭橋"方式與澆口杯連接，其分布見圖2所示。采用阻流截面設計法計算該鑄件的各個澆注系統尺寸[4]，直澆道截面積為50.24cm2，高度1030mm；橫澆道截面積為50.24cm2，長度為4525mm；內澆道截面積為31.4cm2，長度為60mm；"搭橋"澆道截面積為50.24cm2，長度為3040mm。設計使用冒口補縮，并配合冷鐵以加強順序凝固，冒口選取易割明冒口；1#冒口32個，直徑為180mm，高為360mm的圓柱體，2#冒口8個，直徑為250mm，高360mm的圓柱體。冒口及冷鐵的放置位置如圖3、圖4所示。該件為長條類鑄件，輪廓尺寸：4600mm×2550mm×550mm，為防止撓曲變形，在制作塑料模樣時，按鑄件可能產生變形（"熱凹冷凸"[5]）的相反方向做出反變形的塑料模樣；留反變形量為2mm/m。
3鑄造凝固模擬
經過對該鑄件物性參數的分析，確定了澆注溫度為1570~1600℃，澆注時間為470~500s時，鑄件的質量較好。鑄件的凝固過程與鑄件的縮孔、縮松及應力集中直接相關。對鑄件進行凝固過程模擬就是為了預測縮孔及縮松的位置，同樣，由凝固時間及凝固順序也可以根據經驗預測縮孔及縮松。采用華鑄CAE軟件得到的鑄件開始凝固圖、凝固過程圖和凝固結束圖分別見圖5~圖7；整個澆注系統及鑄件底部、側部最先凝固，然后依次從下而上凝固，冒口底部及鑄件頂部為最后凝固的位置。由圖7可知：整個鑄件凝固結束后，縮孔縮松大部分分布在冒口及澆道中，鑄件絕大部分的外表面都沒有缺陷，而且有可能出現缺陷的外表面為該鑄件的非承載面，且這些面放有機加工余量，基本不會影響鑄件性能。
4結論
針對單件、小批量生產的后梁支座采用砂型與消失模相結合的鑄造方法，得到了一套生產該后梁支座的鑄造工藝方案，并運用華鑄CAE軟件對其進行凝固過程模擬分析，得出該鑄造工藝方案具有可行性，且生產過程比傳統的砂型鑄造方法更加便捷、成本低、生產周期短，提高了生產效率。
作者：李思 申榮華 袁興國 單位：貴州大學 機械工程學院