大型挂舵臂铸钢件铸造工艺优化.doc

大型挂舵臂铸钢件铸造工艺优化 张可锋，杨涤心，谢敬佩，王爱琴，王文焱,李洛利 （河南科技大学材料科学与工程学院，洛阳 471003） 摘要：利用华铸软件对大型挂舵臂铸钢件进行了温度场的凝固模拟，预测了缩孔、缩松缺陷产生的部位，并且解释了形成机理，在此基础上对其铸造工艺进行了优化，通过对模拟结果进行分析，结果表明：合理设置保温冒口、冷铁的大小和位置，可以保证铸件顺序凝固，并且延长金属液的有效补缩距离，获得符合国际标准的挂舵臂铸钢件。 关键字：挂舵臂 凝固模拟 缩孔缩松 工艺优化 中图分类号： 文献标识码： Technological optimization for heavy rudder arm steel castings ZHANG Ke-feng,YANG Di-xin,XIE Jing-pei,WANG Ai-qin,WANG Wen-yan,LI Luo-li (Institute of Material Science and Engineering, Henan University of Science and Technology, Luo yang, Henan 471003) Abstract：The temperature field of the solidification simulation for the heavy rudder arm steel castings has been made with HUA ZHU CAE/Inte-CAST8.0 software, the position of shrinkage cavity and porosity of are predicted and the causing of mechanic are interpreted. Based on this，the design of these castings has been optimized by analyzing the simulation result. the result shows that the size and placement of the insulated riser and iron chill are intercalated reasonably could promise castings direct solidification and feeding direction of metal liquid is lengthened.？ So high quality rudder arm steel castings which according to international standard could be achieve。 Key Words：rudder arm； solidification simulation；shrinkage；process optimization 船舶挂舵臂是支撑、吊挂舵结构的关键件，并且承受较大的载荷，挂舵臂的性能和质量在船舶的使用过程中起到非常重要的作用，其质量的好坏直接关系到整艘船舶下水点和建造质量，挂舵臂一般使用铸造低碳钢，在相图中位于包晶区，其凝固特性决定了铸件易形成显微缩松[1]，只要挂舵臂存在有微量的缩孔、缩松、裂纹、夹杂等缺陷，都可能给船舶的运行带来巨大的危险。挂舵臂铸钢件大都为小批量生产，铸件重量大（单件重量80～157吨），耗用钢水材料多，显然，进行反复试浇不合理，而传统的铸造工艺往往只是凭借铸造工艺人员的实际经验进行，常常需要反复试浇，进行超声波探伤和磁粉探伤等鉴定和分析[2]，才能得到一个合理、优化的铸造工艺方案。而利用凝固过程的数值模拟技术，对凝固过程的温度场进行模拟计算处理，预测铸件中可能出现的缩孔、缩松位置，对初始工艺方案进行改进，制定出合理的工艺方案，缩短试制周期，降低成本，从而取得明显的经济效益。 挂舵臂初始工艺 此挂舵臂的外型轮廓尺寸为7629×1860×5639,重量为82，材质为：，化学成分（质量分数%）：：0.18～0.23、：0.89～0.92、：0.40～0.60、：≤0.01、≤0.025、≤0.20、≤0.50、≤0.20、≤0.30。 传统的制作工艺如下： 1）采用阶梯式浇注系统。三层阶梯浇道，其具体尺寸如下：采用4—140直浇口，分别布置在大、小端头的两端，横浇口采用40～120过渡，长向上将直浇口接通，横向上仅需将底层直浇口接通，内浇口三层，每侧均布6道100，上层在分型面下300处，下层平行于底部轮廓高出约100。 2）分型面选择：分型面在小舵轴孔中心线540处。 3）浇注温度