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1、双金属复合锤头铸造工艺设计及充型模拟摘要：锤头是反击式破碎机中破碎矿石的主要部件，该部件在使用中锤柄不断承受交变的弯曲应力和冲击力，而锤头部位则主要承受较强的冲击力和摩擦力。本文通过设计出一种新型的锤头制作工艺，采用镶铸复合技术解决现有技术中存在的锤头易磨损、易破碎、使用寿命短的问题。采用的技术方案是双金属复合型锤头的制作方法，双金属复合型锤头的结构为：包括相连接的锤柄和端头，所述端头部设置11根耐磨棒，锤柄部分为高锰钢，耐磨棒的主要成分为高铬铸铁，各耐磨棒之间呈等边三角形放置；与传统的砂型铸造相比较采用消失模模铸造工艺有大大的简化，且零件的质量及精度较高，设计自由度大。同时利用负压紧实可以解
2、决高铬铸铁的固定问题；进而使耐磨棒的外表面与锤柄主体合金紧密结合，并力求达到冶金结合。并对铸造过程进行ProCAST铸造模拟。关键词：镶铸复合法；高铬铸铁；高锰钢；消失模;The casting process design of Double metal composite hammerand filling simulationFan-Hao（Grade08,Class1,Major control materials，Materials Science and Engineering，Shaanxi University of Technology，Hanzhong 723003，Sha
3、anxi）Tutor:Wang-HuaAbstract: Hammerhead is the main parts of the broken ore crusher hammer handle, the component is in use constantly to withstand alternating bending stress and the impact hammer parts, mainly exposed to the strong impact and friction force. Through the design of a new type of hamme
4、rhead production process, using cast-in composite technology to solve existing technology hammerhead easy wear, easy broken, the short life of the problem. The technical solution adopted for the production of bimetal composite hammer, bi-metallic composite structure of the hammer: including the hamm
5、er handle and the end connected to the end internal settings wear rods 11, the hammer handle part greatly simplified, and the quality of the parts of high manganese steel wear bar the main component of high chromium cast iron, and other equilateral triangle is placed between each wear rod was; compa
6、red with the traditional sand casting using the lost foam casting process and accuracy of high design freedom. While taking advantage of the vacuum tight can solve the fixed problem of high chromium cast iron; thus closely integrated rods, wear-resistant outer surface with a hammer handle the main a
7、lloy, and striving to achieve a metallurgical bond. And the casting process ProCAST casting simulation.Key words: cast-composite method; high chromium cast iron; high manganese steel; lost foam毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公
8、布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人重声明：所呈交的论文是本人在导师的指
9、导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名：
10、 日期： 年 月 日目录摘要Abstract1 引 言11.1 研究的目的和意义11.2双金属复合工艺现状、发展趋势、研究方法等11.2.1研究方法21.2.2应用领域31.3研究目标和研究容31.4研究的技术路线32 双金属复合铸造方案321进行工况分析合理选择锤头结构及的复合材质3211工况分析3212锤头结构的确定3213锤头材质的确定522选择合理的铸造方案进行镶铸523消失模铸造工艺设计6231铸造工艺性分析62311读图62312零件结构的工艺性分析7232绘制铸件图及模样图82321 零件机加部分的余量及铸件尺寸公差82322不能直接铸出的孔、台部位92323合金收缩和EPS模样
11、收缩值9233设计消失模铸造工艺方案102331模样在铸型中的位置即浇注位置102332确定浇注金属液引入铸型的方式102333一箱浇注的铸件数量及布置11234消失模铸造浇注系统的结构和尺寸设计112341浇注系统各单元截面的设计112342浇口杯尺寸设计122343冒口的设计13235消失模铸造生产及浇注规132351白模、涂料、模组、造型132352浇注温度的确定142353负压的围及时间的确定143 其他工艺方案144 proCAST铸造过程模拟1541 proCAST模拟过程简介1542 proCAST建模模拟详细过程15421使用三维软件进行建模及前处理15422网格划分及修补生成
12、四面体网格16423边界条件、初始条件工艺等参数设置17424二进制转化并进行模拟计算18425模拟结果的查看195 各种工艺方案模拟结果及分析比较195.1工艺方案a模拟结果及分析195.2带有集渣补缩暗冒口的浇注方案模拟结果及分析225.3 高工艺出品率带排气冒口浇注方案模拟结果及分析256 总结28致：29参考文献301 引 言1.1 研究的目的和意义冶金、矿山、电力、水泥、石化等行业量使用的零部件往往都是因为磨损而失效，耐磨零部件的消耗量很大。全国每年各种金属耐磨件的消耗量在数百万吨以上，锤头、衬板、鄂板等这些采用高硬度材料制造工艺简单，所以越来越受到人们的重视。造的耐磨件，不仅生产成
13、本高，而且脆性大，因而在强烈冲击载荷条件下使用时受到限制。而矿山机械上所使用的锤头锤头部分应能够承受一定的冲击以及交变载荷，需要足够的硬度与耐磨性，与之连接起安装与传动作用的锤柄部分应该具有一定的塑性与韧性。耐磨锤头是破碎机的关键部件，其端部磨损程度决定出料粒度的大小，因此通常被设计成头部和柄两部分，其中头部直接与物料发生撞击，要求具有较高的硬度和耐磨性，而起连接作用的锤柄并不直接参与磨损，只需具备相应韧性和强度即可。这两者本身就是相互矛盾的。使用单一材料很难满足使用要求，难以具备高硬度、耐磨、良好的塑韧性。另外，在矿山、水泥等工业领域中，有许多抵抗磨粒磨损的工件都采用高硬度的铬系合金白口铸铁
14、，然而其中部分易损件要求与设备的某些部位装配一起，需要对其非工作面进行机械加工，在这些情况下整体用高硬度材质就难以满足要求。还有一些易损件只要求特定的部位磨损到一定的尺寸后就失效报废，因此锤头整体采用同一种金属进行生产非但在经济上不可取，在使用上也没有必要。复合双金属材料能在零件不同部位提供不同性能，通过表面材料与芯部材料的合理组合，可以使材料获得所需的冶金性能。双金属复合铸件不仅可同时拥有良好的力学性能和高的使用寿命，而且适用面广、成本低廉。目前常用的复合铸造工艺分为液液和液固两大类，其中又因液固复合铸造几乎不受铸件形状的影响以及其制研究意义双金属复合铸造是根据铸件的使用要求，在其不同部位选用不同金属进行铸造的工艺方法。采用这种方法生产的铸件能够充分发挥不同金属各自的优异性能而有效弥补其不足，从而表现出优良的整体性能。生产中常采用高铬铸铁(KmTBCr26)与铸钢(ZG270500)两种材质进行复合铸造双金属耐磨材料兼具两种金属的优点，在工业上已获得广泛的应用。目前，常采用复合铸造工艺来制备双金属复合材料，复合铸造工艺一般分为液液结合和液固结合两大类。液固结合几乎不受铸件形状的影响和制造工艺简单，因此受到人们的重视。在工业生产中很多的重要部件处在恶劣条件下工
