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1、 支架鑄造【重卡支架鑄造工藝設(shè)計(jì)手段與實(shí)戰(zhàn)】 重型載貨汽車(chē)支架安裝在車(chē)前橋兩端，對(duì)整車(chē)起支撐作用，是重 型載貨汽車(chē)底盤(pán)件的重要部件， 在工作中受振動(dòng)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(guò)鑄造模擬 技術(shù)，對(duì)設(shè)計(jì)出來(lái)的鑄造工藝進(jìn)行模擬，為改進(jìn)澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng) 等提出一些意見(jiàn)和建議， 從而提高工藝設(shè)計(jì)水平， 盡量減少鑄造缺陷 的產(chǎn)生。 1 ．支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 支架鑄件三維實(shí)體如圖 1 所示，鑄件為中心對(duì)稱， 大平面（a 處）與中

2、間圓環(huán)孔由筋板（ c 處）連接，加強(qiáng)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(zhì)為 ZG310-570。 圖 1 支架三維實(shí)體 2 ．支架原始鑄造工藝方案設(shè)計(jì) （1）由于鑄鋼熔點(diǎn)高，流動(dòng)性差，收縮大，易氧化，而且?jiàn)A雜物對(duì)鑄件力學(xué)性能影響嚴(yán)重， 多采用底注澆包，

3、 澆注的鑄鋼件宜采用開(kāi)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(qiáng)，抗縮松、縮孔、滲漏能力強(qiáng)的特點(diǎn)，根據(jù)我公司生產(chǎn)裝備狀況，采用中注式澆注系統(tǒng)，一箱兩件，鋼液由側(cè)冒口直接進(jìn)入鑄型。 （3）為保證對(duì)鑄件的充分補(bǔ)縮， 采用三個(gè)側(cè)冒口及一個(gè)頂冒口對(duì)不同熱節(jié)部位進(jìn)行補(bǔ)縮。 （4）采用酚醛樹(shù)脂砂制芯，由于樹(shù)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(jìn)行掏空， 上芯頭頂端放置一出氣孔， 頂冒口上端扎透，以及時(shí)排出鑄型中的氣體。 （5）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，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(guò)程模擬 我們采用 Catia 三維設(shè)計(jì)軟件對(duì)原鑄造工藝方案實(shí)體建模，然后轉(zhuǎn)化為 STL文件導(dǎo)入到鑄造工藝設(shè)計(jì)及工藝模擬軟件 CAStsoft 中， 利用處理模塊對(duì)工藝方案進(jìn)行凝固過(guò)程模擬， 并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行比較分析，預(yù)測(cè)缺陷存在的大小及位置。 圖 2 冷卻時(shí)間 t=180.68s 凝固進(jìn)程為 52.44% 從圖 2 中可以看出，當(dāng)鑄件凝固進(jìn)程為

5、52.44%時(shí)，鑄件內(nèi)部出現(xiàn) 5 個(gè)獨(dú)立液相區(qū)：三個(gè)側(cè)冒口位置出現(xiàn)最大一處、 4 個(gè)外冷鐵位置兩 處、頂冒口一處及遠(yuǎn)離頂冒口φ 60mm圓棒中間熱節(jié)較大處。 三個(gè)側(cè)冒口附近的獨(dú)立液相區(qū)體積較大，連成一片，未斷開(kāi)，說(shuō) 明此時(shí)單個(gè)冒口的有效補(bǔ)縮距離大于兩個(gè)冒口之間的距離。 從凝固結(jié) 果看，大平面位置的縮松、縮孔都出現(xiàn)在冒口內(nèi)，鑄件內(nèi)部無(wú)縮松、 縮孔現(xiàn)象發(fā)生。 外冷鐵附近的兩個(gè)獨(dú)立液相區(qū)，并未與中間側(cè)冒口形成的獨(dú)立液 相區(qū)完全分開(kāi)， 說(shuō)明此時(shí)中間冒口對(duì)該位置仍有一定的補(bǔ)縮作用。 隨

6、著鋼液的進(jìn)一步凝固，當(dāng)凝固進(jìn)程為 66%左右時(shí)，外冷鐵附近才真正存在獨(dú)立液相區(qū)， 不過(guò)獨(dú)立液相區(qū)體積較小， 說(shuō)明外冷鐵對(duì)該位置激冷效果明顯。 頂冒口位置的獨(dú)立液相區(qū)，縮松、縮孔出現(xiàn)在冒口內(nèi)，鑄件內(nèi)部無(wú)縮松、縮孔現(xiàn)象發(fā)生。 觀看整個(gè)凝固過(guò)程可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)凝固進(jìn)程為 25%左右時(shí)，上下兩個(gè)φ 60mm圓棒中間的筋板已經(jīng)部分凝固，頂冒口向遠(yuǎn)離頂冒口的φ 60mm圓棒補(bǔ)縮的通道中斷， 無(wú)法對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)縮。 遠(yuǎn)離頂冒口的φ 60mm 圓棒處的獨(dú)立液相區(qū)體積較大， 既無(wú)冒口補(bǔ)縮又無(wú)冷鐵激冷， 最終將形成縮松、縮孔缺陷。

7、 4 ．支架的工藝方案改進(jìn)及模擬 通過(guò)對(duì)原始工藝方案的凝固過(guò)程模擬分析， 可以看出三個(gè)側(cè)冒口、外冷鐵及頂冒口部位鑄件無(wú)縮松、縮孔缺陷，但在遠(yuǎn)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(dú)立液相區(qū)最終消失位置放置兩塊內(nèi)冷鐵；同時(shí)三個(gè)側(cè)冒口距離較近， 無(wú)法充分發(fā)揮單個(gè)冒口有效補(bǔ)縮距離的補(bǔ)縮作用，又中間冒口對(duì)外冷鐵處的獨(dú)立液相區(qū)有一定的補(bǔ)縮作用，可以嘗試去除兩端對(duì)稱的側(cè)冒口，只保留中間側(cè)冒口，必要時(shí)適當(dāng)增加中間側(cè)冒口尺寸，增加冒口的有效補(bǔ)縮距離。 對(duì)

8、工藝方案進(jìn)行改進(jìn)，在遠(yuǎn)離頂冒口的φ 60mm圓棒處增加兩個(gè)內(nèi) 冷鐵，去除對(duì)稱的兩側(cè)冒口。更改后的工藝方案凝固模擬結(jié)果如圖 3 所示。 圖 3 冷卻時(shí)間 t=154.94s 凝固進(jìn)程為 45.06% 從圖 3 可以看出，在凝固進(jìn)程為 45.06%時(shí)，中間側(cè)冒口在其有效補(bǔ)縮距離內(nèi)對(duì)大平面一直起補(bǔ)縮作用， 同時(shí)對(duì)外冷鐵位置附近的獨(dú)立液相區(qū)也有一定的補(bǔ)縮作用。從凝固結(jié)果看，大平面位置的縮松、縮孔都出現(xiàn)在冒口內(nèi)，鑄件內(nèi)部無(wú)縮松、縮孔現(xiàn)象發(fā)生。在兩個(gè)內(nèi)冷鐵的共同激冷作用下，凝固進(jìn)程還未到 50%時(shí)，附近的鋼液已經(jīng)完全凝固。 結(jié)語(yǔ) 通過(guò)實(shí)際工藝驗(yàn)證，在凝固模擬中出現(xiàn)的 5 個(gè)獨(dú)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(guò)程模擬對(duì)新產(chǎn)品設(shè)計(jì)有很強(qiáng)的指導(dǎo)作用， 通過(guò)對(duì)原始鑄造工藝方案的凝固過(guò)程模擬， 找出缺陷的大小及位置， 進(jìn)而制訂相應(yīng)的工藝措施， 提高了鑄造工藝設(shè)計(jì)的一次率，縮短了工藝開(kāi)發(fā)時(shí)間，提高了生產(chǎn)率。 ：《金屬加工（熱加工）》 內(nèi)容僅供參考