伯特利數(shù)控 加工中心  鉆攻中心  

 前言：

 滑枕是大型加工中心上的_個重要部件，對加工中心整體精度、性能起到了決定性的作用。對于大型CNC加工中心滑枕的材質(zhì)一般使用球墨鑄鐵。由于球墨鑄鐵共晶凝固時間相對較長，易造成外売相對薄弱，在二次膨脹過程中，容易造成滑枕出現(xiàn)縮孔、縮松缺陷^[11。研究中針對滑枕實際鑄造中出現(xiàn)的缺陷，通過ProCAST進行數(shù)值模擬，并對工藝設(shè)計進行優(yōu)化，得到加工中心滑枕的最佳鑄造工藝，為同類大型球墨鑄鐵件的鑄造加工提供參考借鑒。

1滑枕材料與結(jié)構(gòu)

1.1滑枕材料

本研究中滑枕鑄件的材料為QT600-3，滑枕材料具體成分如表1。

2.2鑄件缺陷分析

在實際生產(chǎn)中，此加工中心滑枕經(jīng)過磨削加工后，在鑄件表面有較多孔洞缺陷出現(xiàn)，整個孔洞外形并不規(guī)則，內(nèi)部成灰色，顯然這種孔洞并非氣孔。根據(jù)孔洞內(nèi)部的化學(xué)成分分析，其內(nèi)部氧、硅含量較高，球化過程中有些上浮不及時的夾雜物將直接影響最后石墨形成。同時，夾雜物也會阻礙鐵液流動與補縮效果，致使縮松、縮孔缺陷出現(xiàn)。因此，現(xiàn)有鑄造工藝存在問題，需對其進行優(yōu)化。

3鑄造工藝數(shù)值模擬

針對鑄造工藝方案，通過建立有限元模型后，使用數(shù)值模擬軟件ProCAST對鑄造工藝進行模擬^w，通過ProCAST軟件對初始工藝生產(chǎn)鑄件的縮松縮孔模擬結(jié)果如圖3。

從模擬結(jié)果（圖3)分析，該工藝設(shè)計中鑄件壁與筋板的交接處出現(xiàn)了比較嚴重的縮松缺陷，模擬結(jié)果也驗證了實際生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題。根據(jù)分析，球墨鑄鐵件依靠自身石墨化膨脹抵消液態(tài)與凝固收縮效果甚微。當(dāng)鑄件龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜時，澆注溫度受到鑄件長度的影響會出現(xiàn)較大的梯度，同時凝固無法實現(xiàn)，由此內(nèi)澆道與冒口的補縮作用尤為重要。

4工藝優(yōu)化方案及結(jié)果

4.1工藝優(yōu)化

(1)     冒口優(yōu)化原設(shè)計中冒口采用明鴨嘴冷冒口的設(shè)計形式，為提高冒口頸的冷卻效果，冒口頸鑄件下部放置了大量冷鐵，從實際效果看，這種方式雖阻止了冒口的先行凝固，但也使冒口失去了補縮作用。由此優(yōu)化設(shè)計中還是首先考慮冒口的補縮作用，將冒口改為圓形暗冒口，頂部設(shè)計為半球形，并增大冒口模數(shù)，加大冒口高度與冒口頸尺寸，保證冒口頸晚于鑄件凝固，形成從下至上的補縮梯度，提高冒口補縮效果，改進后效果如圖4所示。

針對優(yōu)化后的方案使用ProCAST軟件安裝同樣參數(shù)設(shè)置進行縮松縮孔缺陷模擬，由模擬結(jié)果分析，縮松缺陷依然存在，改進效果不夠理想。進—步分析，其原因為冒口頸下部冷鐵數(shù)量較多，過早切斷補縮通道所致，因此對冷鐵布置做進一步優(yōu)化。

(2)冷鐵布置優(yōu)化原設(shè)計中根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗，將冷鐵主要布置在厚重位置，在冒口頸、內(nèi)澆道上部冷鐵數(shù)量較多，根據(jù)分析，冒口頸位置的冷鐵導(dǎo)致冒口頸快速凝固致使補縮通道被過早阻斷，導(dǎo)致了鑄件補縮效果不佳。因此采用了適當(dāng)減少原設(shè)計中冒口頸部位冷鐵的數(shù)目，并將冷鐵位置適當(dāng)向下調(diào)整的方式進行優(yōu)化，冷鐵優(yōu)化方式如圖5所示。

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結(jié)束語：

 針對大型滑枕的鑄造結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，鑄造難度大的問題，以滑枕為研究對象，研究其鑄造工藝，并根據(jù)實際生產(chǎn)中縮松、縮孔缺陷比例較多的問題，通過ProCAST模擬軟件對鑄造工藝中可能出現(xiàn)的缺陷進行分析，并提出了優(yōu)化措施，經(jīng)過數(shù)值模擬及生產(chǎn)驗證，方案優(yōu)化后很好的解決了大型球墨鑄

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