采煤机齿轨铸件铸造过程模拟及工艺创新设计 论文

针对采煤机齿轨在作业中常出现断裂、销孔破坏等失效现象，为提高采煤机齿轨铸件的力学性能，保证采煤工作顺利进行，需要对齿轨铸件的铸造成型过程进行深入分析，寻求最优的铸造工艺方案。以五节距齿轨为研究对象，运用ProCAST软件对齿轨铸件的铸造过程进行数值模拟，通过对齿轨铸件凝固过程和孤立液相区的模拟结果进行分析，预测出齿轨铸件凝固后产生缩松缩孔缺陷的位置。运用TRIZ理论对齿轨铸件产生缺陷的原因进行因果分析，并采用物-场模型创新解决工具提出齿轨铸件工艺优化方案-倾斜浇注工艺方案：倾斜模样造型，浇注时砂箱与直浇道不倾斜；或浇注时将型腔与砂箱、直浇道保持同步倾斜。运用ProCAST软件对2种工艺方案进行模拟仿真，结果表明：齿轨铸件内部缩松缩孔缺陷均得到较大改善，但方案一不利于开模造型，且增加了砂箱的高度；方案二增加了浇注液对直浇道的冲刷，易引起夹砂。结合2种工艺方案的优点，得到最终的优化方案：将模样水平放置造型，浇注时再将型腔与砂箱同步倾斜，保持直浇道竖直状态。运用ProCAST软件对优化后的倾斜浇注工艺方案进行模拟仿真，结果表明：该方案可使齿轨铸件在凝固过程中保持递增的温度梯度，有效促进齿轨铸件内部质量的改善。