合金钢阀体铸造工艺的优化和验证

论文摘要

合金钢阀体是阀门中的主要零部件,一般结构比较简单,阀体与阀芯及阀座等部件组合在一起形成密封后能有效承受介质压力。由于阀体有承压要求,因此对材质及组织的致密性要求比较高,需要进行无损探伤及渗漏性试验以确保内部无缩孔及渣孔等缺陷。本文以天津某铸钢厂开发生产的工业用合金钢阀体为背景,通过运用华中科技大学开发的铸造模拟软件InteCAST为工具,对阀体铸件在实际生产中出现的质量问题(铸件压力检测时出现渗漏现象)进行分析,通过对铸造过程的数值模拟,找出铸钢厂原工艺中存在的问题,即热节部位存在缩孔,并结合当前主流的铸造理论及InteCAST模拟软件的分析结果,制订了几种合金钢阀体的工艺改进方案,然后对选定的工艺改进方案进行了数值模拟试验,从中确定了一种能完全消除铸件内部缩孔缺陷且出品率可以大幅提高的优化工艺方案,最后将该方案进行生产验证,并对生产的铸件进行检测,检测结果与模拟结果基本吻合。对铸件的无损探伤和破坏性检测都没有发现内部缺陷,在国外客户处的水压试验也没发现渗漏现象。生产结果表明:按照InteCAST模拟软件确定的优化工艺进行生产,合金钢阀体铸件完全达到了国外客户的要求,且大大缩短了产品开发周期,明显的降低了开发成本,为铸造企业节省了大量的人力和资金,并得到了国外客户很高的评价。另外由于优化工艺方案冒口体积相对原工艺大幅缩小,因此铸件工艺出品率也得到了一定程度提高。故CAE技术完全能够为铸造工艺方案的评价和改进提供科学依据,并彻底改变了传统铸造工艺方案制定中的不确定性,为铸造工艺设计由“经验”走向“科学”提供了一种可行的途径。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究工程背景和选题意义
• 1.1.1 研究工程背景
• 1.1.2 选题意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 阀体概述
• 1.2.2 铸钢件补缩工艺理论的发展状况
• 1.2.3 铸钢件保温冒口计算方法
• 1.2.4 铸钢件浇注系统的计算
• 1.2.5 铬铁矿砂及硅砂概述
• 1.3 CAD/CAE 技术的发展简介
• 1.3.1 计算机技术在铸造行业的应用
• 1.3.2 主流三维造型软件简介
• 1.3.3 CAE 技术的发展概况
• 1.3.4 模拟软件的使用状况
• 1.4 本论文主要研究内容
• 第二章 合金钢阀体初始生产工艺
• 2.1 阀体铸件概况
• 2.1.1 工厂简介
• 2.1.2 阀体材质及性能要求
• 2.1.3 阀体原始工艺概述
• 2.2 合金钢阀体生产条件
• 2.2.1 造型材料
• 2.2.2 阀体钢液的熔炼及浇注
• 2.2.3 阀体原始工艺存在的问题
• 第三章 合金钢阀体原工艺的计算机模拟
• 3.1 三维实体造型
• 3.2 利用华铸CAE 对阀体原工艺进行模拟分析
• 3.3 模拟结果分析
• 第四章 合金钢阀体的工艺优化设计
• 4.1 温度对铸件内部缩孔的影响
• 4.2 砂芯材料对铸件内部缩孔的影响
• 4.3 暗冷铁对铸件内部缩孔的影响
• 4.4 保温冒口套对铸件内部缩孔的影响
• 4.5 热节部位覆铬矿砂工艺对铸件内部缩孔的影响
• 4.6 铬铁矿砂和保温冒口组合使用对铸件内部缩孔的影响
• 第五章 生产验证
• 第六章 总结和展望
• 参考文献
• 攻读硕士研究生期间所发表论文
• 致谢