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1、河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
(學(xué)生填表)
學(xué)院: 材料科學(xué)與工程學(xué)院 2015年3月30日
課題名稱
磨機(jī)端蓋鑄造工藝設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
專業(yè)班級(jí)
鑄造111
課題類型
設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師
職稱
講師
課題來(lái)源
科研
1. 設(shè)計(jì)(或研究)的依據(jù)與意義
本次設(shè)計(jì)的鑄件為濕式棒磨機(jī)出料端蓋,鑄件材料為ZG270-500碳鋼,要求輥體組織致密,表面光潔,中空軸軸頸面上氣孔不超過(guò)5個(gè),氣孔尺寸小于3mm3mm,鑄件允許焊補(bǔ)。本鑄件外形尺寸大小為Φ3970mm1435mm,主要壁厚110mm,最大壁厚158mm
2、,鑄件壁厚尺寸變化較大,在下部小法蘭軸頸處和上部喇叭口軸頸處易出現(xiàn)縮孔、縮松缺陷,嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。
考慮到鑄件外形尺寸較大,本鑄件采用地坑造型。地坑造型主要適用于單件或小批量生產(chǎn)的大中型鑄件,可以不受工裝設(shè)備的限制,生產(chǎn)較為靈活,成本較低。但是操作煩瑣,容易出現(xiàn)問(wèn)題,產(chǎn)品質(zhì)量難以保證,不便于標(biāo)準(zhǔn)化,所以不適用于大批量生產(chǎn)。
對(duì)于磨機(jī)端蓋的生產(chǎn),我國(guó)大部分廠家仍是應(yīng)用傳統(tǒng)的CO2硬化水玻璃砂工藝。水玻璃砂硬化快,簡(jiǎn)化造型和制芯工藝,縮短生產(chǎn)周期;鑄造缺陷少,提高了鑄件質(zhì)量。但是水玻璃砂也存在許多問(wèn)題,用于厚大鑄鋼件粘砂比較嚴(yán)重;CO2水玻璃砂硬化后放置一段時(shí)間,在型(芯)表面會(huì)出現(xiàn)一層白霜
3、,澆注時(shí)易產(chǎn)生沖砂缺陷;澆注后CO2水玻璃砂具有較大的殘留強(qiáng)度,潰散性差;CO2水玻璃砂具有吸濕性,在我國(guó)南方的梅雨季節(jié)嚴(yán)重影響正常的生產(chǎn);水玻璃砂舊砂再生和回用性困難。所以以上缺點(diǎn)嚴(yán)重阻礙了水玻璃砂的廣泛應(yīng)用。
樹(shù)脂砂由于能獲得高質(zhì)量鑄件,近年來(lái)在國(guó)內(nèi)得到大幅度的推廣和應(yīng)用。樹(shù)脂砂潰散性較好,容易出砂;硬化速度快,利于提高型芯質(zhì)量;使用時(shí)間范圍大,利于生產(chǎn)安排;樹(shù)脂砂回用性好,舊砂回用率達(dá)到90%以上。但是樹(shù)脂砂對(duì)原砂要求較高,在生產(chǎn)過(guò)程中有刺激性氣味,且現(xiàn)場(chǎng)控制不當(dāng)容易產(chǎn)生諸多問(wèn)題。
通過(guò)以上比較,本鑄件決定采用樹(shù)脂砂。嚴(yán)格控制工藝,獲得尺寸精度高,表面質(zhì)量好,輪廓清晰的鑄件。
2.
4、 國(guó)內(nèi)外同類設(shè)計(jì)(或同類研究)的概況綜述
1984年齊齊哈爾第一機(jī)床廠與哈爾濱科技大學(xué)、沈陽(yáng)重型機(jī)器廠合作,澆制了小到幾斤大到十幾噸的樣塊及模塊進(jìn)行探索性實(shí)驗(yàn),并實(shí)驗(yàn)了厚大斷面球鐵件的凝固特性和控制冷卻方法,采取鑄件大平面朝下,多箱組合造型,雙層澆注的鑄造工藝,生產(chǎn)出了符合要求的球鐵端蓋。
2002年河南科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的王愛(ài)琴等和中信重型機(jī)械公司的岳宗格等針對(duì)大型球磨機(jī)端蓋尺寸較大,壁厚較薄,鑄件易形成顯微縮松的問(wèn)題,通過(guò)計(jì)算機(jī)凝固過(guò)程模擬,在內(nèi)圓設(shè)置整圈補(bǔ)貼,在小頭端法蘭底面及外側(cè)面、大端法蘭外錐面外圈凸帶處設(shè)置整圈掛砂冷鐵,鑄件上部設(shè)置4個(gè)保溫冒口,采用階梯式澆注系統(tǒng)。解決
5、了鑄件常見(jiàn)的縮孔、縮松問(wèn)題,生產(chǎn)出了結(jié)構(gòu)完整、無(wú)缺陷的鑄件。
2009年河南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院王錦永等優(yōu)化了焦作礦山機(jī)械廠常年生產(chǎn)的輪廓尺寸為Φ38801760mm的球磨機(jī)端蓋鑄造工藝。首先通過(guò)采用傳統(tǒng)的鑄造工藝設(shè)計(jì)方法確定出基本的鑄造工藝,再通過(guò)華鑄軟件對(duì)鑄件的凝固過(guò)程進(jìn)行模擬,預(yù)測(cè)了縮松、縮孔產(chǎn)生的部位和大小并分析原因,加厚了端蓋下端小法蘭處冷鐵的厚度,并在上端喇叭口厚大部位增加了了冷鐵。實(shí)現(xiàn)了鑄件自下而上的順序凝固,獲得了合格的鑄件。
2010年中國(guó)有色(沈陽(yáng))冶金機(jī)械有限公司的劉學(xué)、南國(guó)峰針對(duì)用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的鑄鋼端蓋,鑄件的質(zhì)量很不穩(wěn)定,常存在鑄件軸頭拋光面存在砂眼和氣孔缺
6、陷,有的端蓋軸頭拋光面部位探傷存在超標(biāo)的縮松缺陷以及端盤(pán)根部圓角部位產(chǎn)生周向裂紋,磁粉探傷不合格。為解決以上三個(gè)常見(jiàn)問(wèn)題,改進(jìn)了鑄造工藝:(1)將澆注系統(tǒng)改為上下兩層側(cè)切式內(nèi)澆道,使鋼液充型過(guò)程中產(chǎn)生快速的旋轉(zhuǎn),加速鋼液內(nèi)的渣、砂和氣體的上浮排出。(2)取消內(nèi)澆道處的砂脖,以減少鋼液充型過(guò)程中在內(nèi)澆道處產(chǎn)生涮砂,減少砂眼的產(chǎn)生。(3)在鑄件軸頭內(nèi)徑下端設(shè)置一圈或兩圈外冷鐵,加速鋼液份凝固速度,以提高軸頸拋光面部位的內(nèi)在質(zhì)量,并可減小補(bǔ)貼的厚度。(4)在鑄件下法蘭的背面放置厚100mm左右的石灰石砂,減少下法蘭與上部端盤(pán)之間的收縮阻力,即減少了上部端盤(pán)根部圓角部位的收縮應(yīng)力,以避免裂紋的產(chǎn)生。經(jīng)
7、過(guò)以上工藝改進(jìn),基本消除了軸頸拋光面部位的砂眼和氣孔缺陷,偶爾內(nèi)澆道處出現(xiàn)微小裂紋,經(jīng)粗加工也容易修復(fù),鑄件的內(nèi)在質(zhì)量得到保證。經(jīng)超聲波探傷全部合格,端盤(pán)根部圓角部位的裂紋基本消除,使鑄件的質(zhì)量上了一個(gè)新臺(tái)階。
通過(guò)以上研究案例可以看出對(duì)于大型端蓋的鑄造工藝可以不斷優(yōu)化,找到節(jié)約金屬,方便造型,鑄件質(zhì)量穩(wěn)定的最佳方案。關(guān)鍵是采取合適的措施使鑄件實(shí)現(xiàn)自下而上的順序凝固,解決端蓋下端小法蘭和上部大法蘭軸頸處的縮松、縮孔問(wèn)題。
3. 課題設(shè)計(jì)(或研究)的內(nèi)容
(1)根據(jù)端蓋的材料以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行合適的工藝設(shè)計(jì);
(2)砂型以及砂芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),鑄造工藝設(shè)計(jì);
(3)采用鑄造模擬軟件進(jìn)
8、行鑄件凝固過(guò)程的模擬;
(4)繪制鑄造工藝圖、模樣圖、裝配圖。
4. 設(shè)計(jì)(或研究)方法
(1)根據(jù)端蓋的材料以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)查尋相關(guān)文獻(xiàn);
(2)根據(jù)鑄件特點(diǎn)及相關(guān)鑄造工藝手冊(cè)進(jìn)行鑄造工藝設(shè)計(jì);
(3)采用鑄造模擬軟件模擬鑄件凝固過(guò)程;
(4)根據(jù)模擬結(jié)果,更改鑄造工藝,直至模擬出合格鑄件。
5. 實(shí)施計(jì)劃
3.25—4.12查閱文獻(xiàn),撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告,外文翻譯;
4.13—5.3鑄件工藝設(shè)計(jì),工藝圖的繪制以及砂型、砂型的設(shè)計(jì);
5.4—5.25數(shù)值模擬、整理結(jié)果,撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū);
指導(dǎo)教師意見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽字: 年 月 日
教研室意見(jiàn)
教研室主任簽字: 年 月 日