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支架鑄造【重卡支架鑄造工藝設計手段與實戰(zhàn)】
重型載貨汽車支架安裝在車前橋兩端，對整車起支撐作用，是重
型載貨汽車底盤件的重要部件， 在工作中受振動及沖擊， 承受較大的
載荷，要求鑄件在重要部位不得有縮松、縮、孔缺陷。通過鑄造模擬
技術，對設計出來的鑄造工藝進行模擬，為改進澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)
等提出一些意見和建議， 從而提高工藝設計水平， 盡量減少鑄造缺陷
的產生。
1 ．支架的結構特點
支架鑄件三維實體如圖 1 所示，鑄件為中心對稱， 大平面（a 處）與中
2、間圓環(huán)孔由筋板（ c 處）連接，加強筋（ b）起輔助支撐作用，兩φ 60mm圓棒（d 處）由相交的筋板與中間圓環(huán)孔連接，中間圓環(huán)孔下端小孔位置為筋板圍城的空腔，起減重作用。鑄件結構簡單，但局
部壁厚較厚，最厚處（ e 處）為 72mm，最大外形尺寸 770mm435mm
300mm，鑄件重 117kg，材質為 ZG310-570。
圖 1 支架三維實體
2 ．支架原始鑄造工藝方案設計
（1）由于鑄鋼熔點高，流動性差，收縮大，易氧化，而且夾雜物對鑄件力學性能影響嚴重， 多采用底注澆包，
3、 澆注的鑄鋼件宜采用開放式澆注系統(tǒng) 。
（2）由于中注式澆注系統(tǒng)具有充型平穩(wěn)，抗氣孔、夾渣能力強，抗縮松、縮孔、滲漏能力強的特點，根據我公司生產裝備狀況，采用中注式澆注系統(tǒng)，一箱兩件，鋼液由側冒口直接進入鑄型。
（3）為保證對鑄件的充分補縮， 采用三個側冒口及一個頂冒口對不同熱節(jié)部位進行補縮。
（4）采用酚醛樹脂砂制芯，由于樹脂砂發(fā)氣量較大，因此將形成中間圓環(huán)孔位置的砂芯中間進行掏空， 上芯頭頂端放置一出氣孔， 頂冒口上端扎透，以及時排出鑄型中的氣體。
（5）根據經驗，為防止
4、在最大熱節(jié)位置（ e 處）出現(xiàn)縮松、縮孔缺陷，在該位置放置 4 塊外冷鐵激冷。
3 ．支架的充型及凝固過程模擬
我們采用 Catia 三維設計軟件對原鑄造工藝方案實體建模，然后轉化為 STL文件導入到鑄造工藝設計及工藝模擬軟件 CAStsoft 中，
利用處理模塊對工藝方案進行凝固過程模擬， 并對模擬結果進行比較分析，預測缺陷存在的大小及位置。
圖 2 冷卻時間 t=180.68s 凝固進程為 52.44%
從圖 2 中可以看出，當鑄件凝固進程為
5、52.44%時，鑄件內部出現(xiàn)
5 個獨立液相區(qū)：三個側冒口位置出現(xiàn)最大一處、 4 個外冷鐵位置兩
處、頂冒口一處及遠離頂冒口φ 60mm圓棒中間熱節(jié)較大處。
三個側冒口附近的獨立液相區(qū)體積較大，連成一片，未斷開，說
明此時單個冒口的有效補縮距離大于兩個冒口之間的距離。 從凝固結
果看，大平面位置的縮松、縮孔都出現(xiàn)在冒口內，鑄件內部無縮松、
縮孔現(xiàn)象發(fā)生。
外冷鐵附近的兩個獨立液相區(qū)，并未與中間側冒口形成的獨立液
相區(qū)完全分開， 說明此時中間冒口對該位置仍有一定的補縮作用。 隨
6、著鋼液的進一步凝固，當凝固進程為 66%左右時，外冷鐵附近才真正存在獨立液相區(qū)， 不過獨立液相區(qū)體積較小， 說明外冷鐵對該位置激冷效果明顯。
頂冒口位置的獨立液相區(qū)，縮松、縮孔出現(xiàn)在冒口內，鑄件內部無縮松、縮孔現(xiàn)象發(fā)生。
觀看整個凝固過程可以發(fā)現(xiàn)，當凝固進程為 25%左右時，上下兩個φ 60mm圓棒中間的筋板已經部分凝固，頂冒口向遠離頂冒口的φ 60mm圓棒補縮的通道中斷， 無法對其進行補縮。 遠離頂冒口的φ 60mm
圓棒處的獨立液相區(qū)體積較大， 既無冒口補縮又無冷鐵激冷， 最終將形成縮松、縮孔缺陷。
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4 ．支架的工藝方案改進及模擬
通過對原始工藝方案的凝固過程模擬分析， 可以看出三個側冒口、外冷鐵及頂冒口部位鑄件無縮松、縮孔缺陷，但在遠離頂冒口的φ 60mm圓棒處中間部位將出現(xiàn)大的縮孔缺陷， 為消除鑄件的縮孔缺陷，可以嘗試在φ 60mm圓棒中心及獨立液相區(qū)最終消失位置放置兩塊內冷鐵；同時三個側冒口距離較近， 無法充分發(fā)揮單個冒口有效補縮距離的補縮作用，又中間冒口對外冷鐵處的獨立液相區(qū)有一定的補縮作用，可以嘗試去除兩端對稱的側冒口，只保留中間側冒口，必要時適當增加中間側冒口尺寸，增加冒口的有效補縮距離。
對
8、工藝方案進行改進，在遠離頂冒口的φ 60mm圓棒處增加兩個內
冷鐵，去除對稱的兩側冒口。更改后的工藝方案凝固模擬結果如圖 3 所示。
圖 3 冷卻時間 t=154.94s 凝固進程為 45.06%
從圖 3 可以看出，在凝固進程為 45.06%時，中間側冒口在其有效補縮距離內對大平面一直起補縮作用， 同時對外冷鐵位置附近的獨立液相區(qū)也有一定的補縮作用。從凝固結果看，大平面位置的縮松、縮孔都出現(xiàn)在冒口內，鑄件內部無縮松、縮孔現(xiàn)象發(fā)生。在兩個內冷鐵的共同激冷作用下，凝固進程還未到 50%時，附近的鋼液已經完全凝固。
結語
通過實際工藝驗證，在凝固模擬中出現(xiàn)的 5 個獨立液相區(qū)部位，均未發(fā)現(xiàn)縮松、 縮孔缺陷。鑄造工藝凝固過程模擬對新產品設計有很強的指導作用， 通過對原始鑄造工藝方案的凝固過程模擬， 找出缺陷的大小及位置， 進而制訂相應的工藝措施， 提高了鑄造工藝設計的一次率，縮短了工藝開發(fā)時間，提高了生產率。
：《金屬加工（熱加工）》
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支架鑄造【重卡支架鑄造工藝設計手段與實戰(zhàn)】
