F型机车牵引梁是无中梁罐车牵枕结构的重要传力部件,主要承受列车的纵向冲击载荷,产品质量要求很高。牵引梁的铸造质量直接关系到列车的运行安全,因而要求组织致密,不允许有缩孔、缩松和裂纹等缺陷。根据原牵引梁铸造工艺进行试制,经检测发现3处不符合产品要求。分析试制结果,原铸造工艺主要存在两个问题:一是冒口的补缩距离不足,存在孤立液相区;二是冷铁放置过少,导致各部分冷却速度不同。因此,对原工艺方案进行优化,即:增加冒口、冷铁和补衬(贴)。通过数值模拟,金属液充型平稳、完整,凝固过程合理,缩孔、缩松倾向明显减少,模拟结果表明该方案可行。采用正交实验法对牵引梁铸造工艺参数进行优化设计,研究了浇注温度、浇注速度和铸型温度等参数对铸件质量的影响,并确定了最佳工艺参数,即:浇注温度1585℃、浇注速度200cm/s、铸型温度25℃。通过模拟实验,得出以下结论:(1)随着浇注温度的升高,铸件研究部位的缩孔、缩松倾向逐渐减少。(2)随着浇注速度的增大,铸件研究部位的缩孔、缩松倾向稍有增加。(3)随着铸型温度的升高,铸件研究部位的缩孔、缩松倾向稍有增加。在获得最佳工艺参数后,应用ProCAST软件对牵引梁充型和凝固过程中的流场、温度场和应力场进行分析,对缩孔、缩松和热裂等缺陷进行预测,为牵引梁的生产提供更科学依据。最后通过生产验证,检测结果表明:模拟结果与实际生产相吻合,解决了生产中的实际难题。本课题通过数值模拟,提高了工艺的准确性、缩短开发周期、降低生产成本、增强企业竞争力,对提高企业的经济效益有重要的现实意义。