优化采煤机齿轨铸件铸造工艺：模拟与创新设计

本文主要探讨了采煤机齿轨铸件在实际应用中常见的断裂和销孔损坏问题，这些问题严重影响了采煤机的正常运行效率和安全性。为了提升齿轨铸件的力学性能，保障采煤工作的稳定进行，作者采用了一种综合的方法，即通过数值模拟与工艺创新设计。 首先，文章以五节距齿轨作为研究焦点，利用ProCAST这款专业软件进行铸造过程的模拟。通过对齿轨铸件的凝固过程和孤立液相区进行模拟，研究人员能够预测出在冷却过程中可能产生的缩松和缩孔缺陷的位置，这些缺陷往往是导致铸件强度下降的主要原因之一。 接着，作者运用TRIZ（理论发明问题解决）理论，对铸件缺陷产生的原因进行了深入的因果分析。TRIZ理论强调系统创新，通过系统思维寻找根本原因，提出解决方案。在此过程中，作者提出了一种新的工艺创新策略——倾斜浇注工艺，包括两种可能的实施方式：一是倾斜模样造型，浇注时砂箱与直浇道保持固定角度；二是在整个浇注过程中，同时调整型腔、砂箱和直浇道的角度。 这两种倾斜浇注方案分别进行了模拟仿真，结果显示，它们都能够显著改善齿轨铸件内部的缩松缩孔问题。然而，方案一虽然减少了缺陷，但对模具的开模操作不利，同时砂箱高度增加；方案二则可能导致直浇道受到更多浇注液的冲击，从而产生夹砂问题。 考虑到这两种方案的优缺点，最终优化方案是：将模样水平放置进行造型，而在浇注过程中，型腔与砂箱同步倾斜，而直浇道保持垂直状态。这样既能避免缩孔缺陷，又能确保铸件结构的完整性，同时降低了操作复杂性。 通过ProCAST软件对优化后的倾斜浇注工艺进行模拟，结果显示，这种策略能实现铸件在凝固过程中温度梯度的逐步增加，有利于改善铸件的整体质量，从而增强齿轨的机械性能，适应高负荷的工作环境。 这篇文章不仅提供了对采煤机齿轨铸件铸造过程的深入理解，而且展示了如何通过数值模拟和TRIZ理论引导工艺创新，以解决实际生产中的问题。这为提高采煤机的耐用性和工作效率，推动行业技术水平升级提供了有价值的参考和实践指导。