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 PROCAST软件在转k4摇枕铸造工艺设计中的应用
发布者:北京二七车辆厂 万曙雄 出处: 日期:2010/6/28 阅读:1846 推荐:0 点评:0
   

摘 要:本文简介了用PROCAST软件对转k4摇枕进行了的温度场的模拟,验证工艺方案及工艺参数的正确性,同时通过实物试验验证软件的模拟结果。
关键词: PROCAST;转K4摇枕;工艺设计

1、前言

随着计算机技术的飞速发展,铸造仿真软件也是品种繁多,功能越加强大。以往的铸造工艺设计的流程是:

从流程可以看出在前期工艺设计时如果工艺参数不合理,在后续试验时将从工艺调整到样件试制,反复多次才能完成新产品的试验过程,特点是试验周期长、试验成本高。

采用计算机仿真软件进行模拟计算,工艺设计流程是:

从流程可以看出在工艺设计完成后能采用仿真软件进行模拟计算,根据模拟结果进行工艺优化,当工艺验证合格后再进行模型制作和实物试验,特点是仿真模拟极大地缩短试验周期、降低了试验成本。为了提高我厂的新产品的开发能力,购买了PROCAST铸造仿真软件,该软件与同行软件相比具有模拟结果精度高,不但能进行温度场模拟还能进行应力场模拟,边界条件设置方便、灵活等优点。

2、转k4摇枕模拟计算仿真

2.1 转k4摇枕的结构特点

转k4摇枕是箱式结构,轮廓尺寸为2426mm×440mm×280mm,A部位最厚处为45mm,底部壁厚平均为30mm,而与底部及心盘面相连的筋板壁厚为16mm,铸件的壁厚不均匀,特别过渡区域壁厚相差大,易出现裂纹缺陷。同时在A部位的中间处有一隔断:196mm×120mm×88mm,是铸件最厚的部位,也是热节产生区域。

2.2 工艺方案的确定

如图一所示,分型面取在端部中间,一箱一件,过桥浇注, 由于旁承盒内位于A部位有上边,同时中间有隔断,是热节区,易产生缩松,故采用发热冒口;心盘面处是钢水最后充满的区域,同时心盘面和立筋的交接处易产生缺陷,故设一个明冒口,便于消除缺陷和使型腔内的气体排出。


图一

2.3 摇枕建模及表面网格划分

PROCAST软件建模功能弱,为此我们选用I-DEAS软件进行建模,该软件特点入门快、曲面功能强,网格划分效率高。

2.4 摇枕的体网格划分

用MESHCAST模块对摇枕进行体网格划分,该模块同时具有单元检查和优化功能。网格划分如图二。


图二

2.5 热物性参数、边界条件、运行参数的设置

根据我厂的实际情况,铸件与砂型的交换系数取为800w/m2k,砂型与大气的交换系数取为200w/m2k,浇口顶端与大气的交换系数取为600w/m2k。浇注速度取为20mm/s。

2.6 模拟计算结果

采用铸造模拟软件procast对摇枕的铸造工艺进行模拟计算,以验证工艺的合理性及提供易产生铸造缺陷位置,同时对A部位上部分别放置不同的保温冒口(普通保温冒口和发热冒口)的工艺进行了比较。图三是采取不同工艺后的凝固模拟结果,由图三看出A部位的中间隔断最易出现缩松、缩孔现象,采用普通保温冒口在中间部位出现缩松缺陷,而用发热冒口时,冒口中的钢水最后凝固,A部位区域的缩松的趋势减弱。证明采用发热冒口的工艺可行。整个铸件的底部壁厚较厚,内腔部份凝固较晚,产生热裂的趋势要大于其它部位,因此在转角处设置防裂筋的工艺是合理的。


图三

3、试验结果

采用优化后的工艺浇注了4炉摇枕,对其中两件进行了解剖,从解剖位置看A、B、C部位未发现缩松缺陷,组织致密符合要求,证明工艺是可行的。


图四

4、结束语

1. 摇枕的温度场模拟接近于实际生产状况,对工艺设计有一定的指导意义。
2. 模拟结果是否接近现实与热物性参数、边界条件、运行参数的设置有密切的关系。
3. 通过采用procast 软件对铸件进行凝固模拟计算,减少了试验周期,从而降低了试验成本。(end)

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