灰鑄鐵缸蓋鑄件硬度場的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、近年來,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展,鑄造CAE技術(shù)已被大量應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中,如鑄件充型凝固過程的數(shù)值模擬、應(yīng)力場數(shù)值模擬、鑄件微觀組織的數(shù)值模擬等。而在此基礎(chǔ)上,對鑄件的力學(xué)性能進(jìn)行預(yù)測也一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一,同時(shí)也是如今鑄造CAE技術(shù)的熱門研究方向。作為發(fā)動機(jī)類鑄件的發(fā)動機(jī)缸蓋是極具代表性的鑄件產(chǎn)品,對其硬度性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和模擬研究具有較大的實(shí)用價(jià)值和研究意義。
　　本文以東風(fēng)商用車公司鑄造一廠生產(chǎn)的一款灰鑄鐵缸蓋

2、鑄件為研究對象,重點(diǎn)對該鑄件的硬度場展開了實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬兩方面的工作。缸蓋鑄件硬度場的實(shí)驗(yàn)研究工作主要有,根據(jù)該灰鑄鐵缸蓋鑄件的特征,設(shè)計(jì)出了一套合理可行的鑄件切片和硬度測量方案。在該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)之上,全程追蹤了該鑄件的生產(chǎn)過程,并獲取了鑄件的澆注溫度、澆注時(shí)間和澆注鐵水成分等澆注參數(shù)。最后對兩組成品缸蓋鑄件進(jìn)行了切片并對各切片上的試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行了硬度測量,分別獲得每個(gè)缸蓋鑄件各85個(gè)實(shí)測的硬度試驗(yàn)數(shù)據(jù)值。
　　鑄件硬度場的

3、數(shù)值模擬工作主要有,在實(shí)驗(yàn)獲得的鑄件各澆注參數(shù)的基礎(chǔ)上,使用華鑄CAE軟件對鑄件凝固過程的溫度場進(jìn)行了數(shù)值模擬,通過對模擬結(jié)果進(jìn)行分析計(jì)算獲得了鑄件各硬度測量點(diǎn)處的凝固冷卻速度。由此,基于實(shí)驗(yàn)獲得的鑄件實(shí)測硬度數(shù)據(jù)與模擬所得的鑄件冷卻速度數(shù)據(jù),建立了適用于該灰鑄鐵缸蓋鑄件硬度性能的數(shù)學(xué)計(jì)算模型,該模型主要是考慮了冷卻速度對灰鐵鑄件硬度性能的影響。在此數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)之上,對軟件進(jìn)行了二次開發(fā),最終實(shí)現(xiàn)了該灰鑄鐵缸蓋鑄件三維硬度數(shù)據(jù)的建立。