铁路铸钢件湿型粘土砂铸造工艺优化及缺陷防治.docx

分 类 号 学 号 M200970682 学 校代码 10487 密 级 硕 士 学 位 论 文 铁路铸钢件湿 型粘土砂铸 造工艺 优 化及缺陷防治 学 位申请 人 ：申恩强 学 科 专 业 ：材料加工工程 指 导 教 师 ：樊自田 教授 答 辩 日 期 ：2011 年 12 月 29 日 A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering Process Optimization and Defects Prevention of Railway Steel Casting with Green Moulding Clay Sand Candidate : Shen Enqiang Major : Material Processing Engineering Supervisor : Prof. Fan Zitian Huazhong University of Science and Technology Wuhan 430074, Hubei, P.R.China 2011,12 创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本论文属于 必威体育官网网址□，在 年解密后适用本授权书。 不必威体育官网网址□。 （请在以上方框内打“√”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 华 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 摘 要 湿型粘土砂铸钢工艺具有生产效率高、成本低、可连续生产、易实现机械化自 动化等优点；但湿型粘土砂铸钢工艺生产，存在型砂的原材料要求较高，型砂性能 受环境影响大，难于精确控制，铸钢件易产生气孔、夹砂、裂纹铸造缺陷等技术难 题。因此，为了保证生产出合格铸件，需对生产过程中的每个环节进行细致的分析、 严格的控制。即：在保证原材料质量基础上，综合考虑环境因素，研制合理的型砂 配方与混制工艺；采用先进的铸造模拟软件对工艺方案进行模拟优化，最大限度地 降低缺陷产生倾向；对生产中产生的各类铸造缺陷进行宏观和微观分析，提出有效 的解决方案。本文研究以湿型粘土砂工艺低成本生产高质量铸钢件为目标，具有较 大的理论与实际意义。 本文基于系统的型砂试验研究，提出了满足铸钢件生产要求的面砂、背砂的型 砂配方。优化的面砂配方为“100%晋江砂+（8.0-8.5%）膨润土+（0.3-0.5%）淀粉类 添加剂+（3.0-3.6%）水”，能够达到的型砂性能为紧实率 51-54%、透气性 440-450 、 湿压强度 85-95kPa、热湿拉强度 4.1-4.5kPa、破碎指数 70-72%、表面稳定性 97-97.5%。 优化的背砂配方为“100%回用旧砂+（0.2-0.3%）膨润土+（0.1-0.3%）添加剂+ （3.3-3.6%）水”，能够达到的型砂性能为紧实率 55-60%、透气性 200-210、湿压强 度 90-95 kPa、热湿拉强度 3.8-4.5 kPa、破碎指数 72-75%、表面稳定性 97.5-98%。面 砂、背砂的砂型配方均通过工厂批量生产验证。 利用合作工厂购买的 Procast 铸造模拟软件，对典型的 17 型车钩钩体、16 型车 钩钩舌等铁路铸钢件原工艺方案进行了模拟分析，预测到了产生冲蚀、夹渣、粘砂、 气孔、缩松缩孔、热裂纹等铸造缺陷部位，通过优化提出了改进工艺方案。改进工 艺的模拟结果显示，各类缺陷出现概率大大降低，工艺设计更加合理，改进工艺方 案已作为产品试制与生产的工艺方案。 产品试制生产过程中，试制产品的主要铸造缺陷是裂纹。本文详细分析了缺陷 的类别及特征，缺陷产生的原因，并从多个角度提出了铸造缺陷解决方案。由本文 I II II 提出的最终铸造工艺方案生产的车钩钩体、钩舌铸件通过了各级鉴定，质量检测项 目均满足标准要求，工厂具备 17 型车钩钩体、16 型车钩钩舌批量生产能力。批量生 产的钩体、钩