铁路铸钢件湿型粘土砂铸造工艺优化及缺陷防治

铁路铸钢件湿型粘土砂铸造工艺优化及缺陷防治

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90-95kPa、热湿拉强度3.8-4.5kPa、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、钩舌产品无明显表面缺陷,存在的部分裂纹缺陷在可加工处理控制的范围内,批量生产运行有效。本论文较好地完成了研究目标及任务。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 课题背景和意义
  • 1.2 湿型粘土砂原材料及型砂性能基本理论
  • 1.3 铸造工艺模拟仿真技术介绍
  • 1.4 铁路铸钢件湿型粘土砂工艺研究现状
  • 1.5 本论文研究内容
  • 2 湿型粘土砂配方试验与分析
  • 2.1 湿型粘土砂配方研制实验方案设计
  • 2.2 湿型粘土砂配方研制实验结果分析及讨论
  • 2.3 湿型粘土砂配方研制实验结论及生产验证
  • 2.4 本章小结
  • 3 铁路铸钢件工艺模拟与优化
  • 3.1 铁路铸钢件工艺模拟背景
  • 3.2 车钩钩体工艺模拟与优化
  • 3.3 车钩钩舌工艺模拟与优化
  • 3.4 本章小结
  • 4 铁路铸钢件工艺生产及缺陷防治
  • 4.1 铁路铸钢件产品试制工艺概述
  • 4.2 铁路铸钢件批量生产工艺方案的确定
  • 4.3 铁路铸钢件生产产品质量检测
  • 4.4 湿型粘土砂铸钢件常见缺陷及防治
  • 4.5 铁路铸钢件产品试制关键缺陷分析与优化
  • 4.6 铁路铸钢件批量生产工艺验证
  • 4.7 本章小结
  • 5 主要结论与发展方向
  • 5.1 主要结论
  • 5.2 发展方向
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录 攻读硕士学位期间已发表的论文
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