感应加热冒口升温特性及在典型平板铸钢件上的应用

发布时间：2017-08-03 11:03

  本文关键词：感应加热冒口升温特性及在典型平板铸钢件上的应用

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【摘要】：冒口是解决铸钢件缩孔、缩松、排气和集渣的关键工艺,是生产铸件不可或缺的一部分。工程上常采用的几种冒口均存在着尺寸大、补缩效率低等问题。因此,开发出能够解决这些难题的新型冒口是一项很有实际意义的研究工作。本文根据电磁场对处于其中的导体产生热效应的理论,提出并设计了能够提高工艺出品率和铸件内在质量的电磁感应加热冒口。采用有限差分法建立了感应加热冒口石墨套的传热模型,以直径100mm、高200mm的冒口为例,计算石墨套加热10min升温到1000℃所需要选择的感应电源功率为32kW,并经过加热实验和模拟计算验证了计算结果的正确性。通过大量的数据计算,绘制了冒口直径与电源功率的关系曲线。采用ProCAST软件模拟各尺寸普通碳钢大平板铸件冒口工艺的凝固时间,制定了感应加热冒口与普通冒口凝固时间相同时的尺寸对应规律曲线。以尺寸为400mm×160mm×40mm、材质为35#钢的平板铸件为例,根据模数计算和感应加热所对应的冒口尺寸,设计了直径为60mm和100mm的普通冒口,以及60mm的感应冒口等3组铸造工艺对比实验,通过模拟和实际浇注证明,采用直径60mm的感应加热冒口即可实现无缩孔缺陷的铸件,而相同直径的普通冒口则铸件存在缩孔缺陷,证明了电磁感应加热冒口具有更高的补缩效率。
【关键词】：冒口 石墨套 电磁感应 凝固时间 热传输
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG260
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-25
• 1.1 课题研究背景10-11
• 1.2 冒口及其应用11-16
• 1.2.1 冒口基本知识11-14
• 1.2.2 冒口设计原则14-15
• 1.2.3 冒口的计算方法15-16
• 1.3 电磁感应技术的发展及在铸造上的应用16-21
• 1.3.1 感应技术的发展16-17
• 1.3.2 感应加热原理17-18
• 1.3.3 感应加热技术的应用18-19
• 1.3.4 感应加热技术在铸造冒口上的发展19-21
• 1.4 数值模拟软件的引入21-23
• 1.4.1 仿真软件的发展21
• 1.4.2 从有限差分到有限元及现有软件和分类21-22
• 1.4.3 模拟软件在铸造中应用22
• 1.4.4 ProCAST简介22-23
• 1.5 课题研究内容及意义23-25
• 1.5.1 课题研究内容23-24
• 1.5.2 课题研究意义24-25
• 第2章 感应加热冒口升温规律25-35
• 2.1 感应加热冒口的开发25-29
• 2.1.1 感应加热冒口工作原理25-26
• 2.1.2 采用感应加热冒口生产铸件的流程26
• 2.1.3 石墨套加热模型的建立及热分析26-28
• 2.1.4 冒口直径与感应电源功率的对应关系28-29
• 2.2 电磁感应加热冒口石墨套加热试验29-31
• 2.2.1 感应加热冒口试验的设备规格选择29-30
• 2.2.2 加热测温试验30-31
• 2.3 电磁感应加热冒口升温模拟31-34
• 2.3.1 内热源发热在ProCAST软件上的实现31-32
• 2.3.2 感应加热冒口模拟的模型和前处理32-33
• 2.3.3 感应加热冒口的升温模拟结果33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 感应加热冒口在铸钢件上的应用模拟35-46
• 3.1 铸钢件模型建立35-38
• 3.1.1 铸钢件冒口的凝固时间35-36
• 3.1.2 铸钢件冒口的有效补缩距离36-37
• 3.1.3 铸钢件冒口的补缩效率37
• 3.1.4 铸钢件冒口模型37-38
• 3.2 感应加热冒口与普通冒口凝固模拟38-43
• 3.2.1 网格剖分38-39
• 3.2.2 模拟前处理39-41
• 3.2.3 凝固时间模拟结果41-42
• 3.2.4 冒口区长度模拟结果42
• 3.2.5 补缩效率模拟结果42-43
• 3.3 感应加热冒口与普通冒口的对应关系43-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第4章 感应加热冒口及普通冒口浇注试验验证46-60
• 4.1 铸件工艺参数的确定46-48
• 4.1.1 浇注系统设计46-48
• 4.1.2 冒口尺寸的确定48
• 4.2 铸件缩松仿真模拟48-54
• 4.2.1 铸件缩孔模拟过程49-50
• 4.2.2 浇注试验的石墨套发热模拟结果50
• 4.2.3 浇注试验的充型模拟结果50-51
• 4.2.4 浇注试验的温度场模拟结果51-52
• 4.2.5 浇注试验的缩孔模拟结果52-54
• 4.3 造型及浇注54-59
• 4.3.1 造型及熔炼设备54-55
• 4.3.2 试验过程55-58
• 4.3.3 试验结果对比58-59
• 4.4 本章小结59-60
• 第5章 结论60-61
• 参考文献61-65
• 致谢65

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本文编号：614004