42CrMo環(huán)件鑄造凝固過程的數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、利用環(huán)形鑄坯直接輾擴成形是一種高效、節(jié)能、節(jié)材的環(huán)形零件成形工藝，該工藝對環(huán)坯的質量具有較高的要求，其性能好壞直接關系到后續(xù)輾擴件成形的質量。本文針對42CrMo軸承環(huán)件的性能要求，設計了兩條砂型鑄造凝固工藝方案及一條離心鑄造工藝方案，最終獲得了底注式澆注系統(tǒng)+掛砂環(huán)形外冷鐵這一成功的大型環(huán)件成形技術。本課題主要的研究內容及取得的成果如下:
　　對42CrMo環(huán)件的冶煉工藝進行分析，確定了合金元素的添加比例:Mo鐵約為5kg/T，

2、Cr鐵約為5kg/T，Si鐵約為5 kg/T，Mn鐵約為5 kg/T，終氧脫鋁為1.2～1.5 kg/T。并對鑄造涂料進行了研究，確定為水玻璃砂醇基涂料。
　　對底注式澆注系統(tǒng)+掛砂外冷鐵和頂注式澆注系統(tǒng)兩條砂型鑄造凝固工藝方案進行了理論分析，設計了冒口尺寸，外冷鐵的安放位置和澆道的尺寸等。同時，初步研究了立式離心鑄造技術，確定了鑄型轉速及充型時間。
　　數(shù)值模擬結果表明:頂注式澆注系統(tǒng)容易出現(xiàn)縮孔縮松缺陷，影響鑄件性能。底

3、注式澆注系統(tǒng)各部分尺寸設計合理，補縮良好，可以實現(xiàn)順序凝固，縮孔縮松留在了冒口內。立式離心鑄造在鑄型轉速為4.5r/s，充型時間為57s的情況下，充型平穩(wěn)，未出現(xiàn)淋落及紊流等現(xiàn)象。
　　金相觀察和機械性能實驗表明:42CrMo環(huán)形鑄件組織良好，晶粒得到了一定程度的細化。主要力學性能指標為:ReH=61 MPa，σb=782 MPa,δ=6.33％，φ=18％，HB=232，滿足了預期的性能要求。對其進行輾擴后的力學性能指標與傳統(tǒng)環(huán)