35Cr24Ni7SiNRe窯尾護板鑄件詳細地給出了冒口高度、直徑對補縮效果的影響,將冒口的多參數(shù)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為以直徑為參考的單變量函數(shù)優(yōu)化問題。對于冒口形狀優(yōu)化,研究了相同模數(shù)、不同形狀冒口的補縮能力。在冒口剛好完成對鑄件補縮的情況下,相同模數(shù)的球形冒口的補縮能力比等邊圓柱和正方體的補縮能力低。35Cr24Ni7SiNRe窯尾護板鑄件結(jié)果表明模數(shù)相同、由于形狀因素對冒口體積的影響,使冒口的補縮能力有很大的不同。研究了不同形狀冒口的補縮能力。分別用球形、等邊圓柱和正方體形狀冒口對相同鑄件進行補縮,安全高度為零,通過模擬用于策略驗證的優(yōu)化設(shè)計方法,得到球形、等邊圓柱、正方體的體積比為:1:1.08:1.0825。35Cr24Ni7SiNRe窯尾護板鑄件球形冒口的補縮能力好,正方體形狀,但與等邊圓柱的差別并不大。說明在具有相同公切球的情況下,不同形狀對冒口的補縮能力影響區(qū)別不大。但是球形冒口在制作工藝上比較麻煩,所以,生產(chǎn)中常用圓柱形冒口進行補縮。針對生產(chǎn)中常用的圓柱形冒口,研究了冒口高度對補縮能力的影響。當(dāng)冒口的高徑比K≤0.7時,隨著冒口高度的增加,縮孔向上移動的速度逐漸降低。當(dāng)K>1后,由于冒口頂部距離鑄件距離變大,冒口頂部對鑄件溫度場的影響變小,所以增加冒口高度,基本不能提高冒口的補縮能力。研究了冒口直徑對補縮能力的影響。

無錫35Cr24Ni7SiNRe窯尾護板鑄件

在K≤1范圍內(nèi),隨著冒口直徑的增大,縮孔高度逐漸升高,增加冒口直徑比增加高度效果要好。在0.35Cr24Ni7SiNRe窯尾護板鑄件采用這種方法,進行了冒口優(yōu)化設(shè)計對比實驗,優(yōu)化過程從原來的110次減少到4次。結(jié)果表明將冒口的多參數(shù)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)變?yōu)閱巫兞亢瘮?shù)優(yōu)化后,冒口優(yōu)化設(shè)計過程變得簡單且設(shè)計效率明顯提高。經(jīng)過分析后,找到了貪吃蛇算法存在的缺陷:搜索范圍為初始值加上2倍步長。如果初始值過小,當(dāng)初始值小于目標(biāo)值的1/2時,則導(dǎo)致不能得到優(yōu)化結(jié)果。35Cr24Ni7SiNRe窯尾護板鑄件為此,對冒口的優(yōu)化模型進行修正,提出了向上翻倍長大算法,并將長大算法和優(yōu)化算法結(jié)合,建立了冒口“生長”數(shù)學(xué)模型,實現(xiàn)了冒口的自動化設(shè)計。35Cr24Ni7SiNRe窯尾護板鑄件這是一種全新的冒口設(shè)計方法,將冒口設(shè)計從靜態(tài)設(shè)計變成動態(tài)生長過程。在鑄件需要冒口的位置,放上冒口“種子”,在優(yōu)化迭代的過程中實現(xiàn)冒口的自然生長,“長”到所需要的尺寸,完成冒口的設(shè)計。35Cr24Ni7SiNRe窯尾護板鑄件根據(jù)冒口“生長”模型給出實例驗證。這些研究為鑄造工藝設(shè)計的集成化和智能化打下了很好的基礎(chǔ),說明了將數(shù)值模擬與仿真優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合進行冒口設(shè)計的新方法,具有強大的技術(shù)優(yōu)勢和非常廣闊的應(yīng)用前景。

無錫35Cr24Ni7SiNRe窯尾護板鑄件