Применение компьютерного моделирования стальной отливки "рама боковая" с целью выявления литейных дефектов
Выполнено моделирование стальной отливки "рама боковая". Выявлены возможные места возникновения и виды литейных дефектов, даны рекомендации по их устранению. Предложены рекомендации по повышению эксплуатационных характеристик данной стальной отливки.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.05.2018 |
| Размер файла | 1,6 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Применение компьютерного моделирования стальной отливки «рама боковая» с целью выявления литейных дефектов
В.Н. Михайлов, Д.С. Краснятов
Выполнено моделирование стальной отливки «рама боковая». Выявлены возможные места возникновения и виды литейных дефектов, даны рекомендации по их устранению.
Ключевые слова: стальная отливка; рама боковая; литейные дефекты; компьютерное моделирование.
Одним из основных требований, предъявляемых техническими службами ОАО «РЖД» к стальному литью для ж.-д. транспорта, является надёжность. Компьютерное моделирование стальной отливки «Рама боковая» проводилось с целью выявления возможных мест возникновения литейных дефектов, их предотвращения и повышения надёжности данной отливки.
Для выявления возможных мест дефектов отливки было решено применить моделирование литейных процессов при помощи программы Solid Cast. Анализ проводился согласно существующей заводской технологии.
Первоначально была построена трёхмерная модель отливки, литниково-питающей системы, а также других элементов литейной формы (стержней и т.п.). Для этой цели применили CAD-систему Solid Works. Полученную модель импортировали в CAE-систему Solid Cast, при помощи которой и провели моделирование.
Необходимые для моделирования свойства стали 20ГЛ, из которой изготовляется отливка, и основные технологические параметры взяты из справочной литературы: удельная теплоёмкость стали - 525 Дж/(кгМК); теплопроводность стали - 78 Вт/(мМК); температура солидуса-1513,09°С; температура кристаллизации - 38,77°С; теплота плавления - 276603,594 Дж/кг; плотность - 7820 кг/м3; температура расплава - 1570°С; время заполнения формы расплавом - 35с.
Для проведения необходимых расчётов системой Solid Cast была сгенерирована сетка объёмной модели из 6000000 элементарных объёмов, т.е. модель была разбита на малые кубические элементы (размер ячейки составил ?5х5х5 мм) для дискретного решения уравнений теплопередачи и объёмной усадки. Система Solid Cast для вычислений использует метод конечных разностей (МКР).
Рис. 1. Распределение температуры по объёму металла на 23-й секунде заливки
На основании указанных данных было проведено моделирование процесса кристаллизации отливки с иллюстрацией. Компьютерный анализ действующей технологии получения отливки «Рама боковая», серийно изготовляемой в ООО «ПК «БСЗ», выявил следующие недостатки:
1. При действующем варианте литниково-питающей системы в шлакоуловителях металл движется хаотично, не задерживая частицы, попадающие в форму при заливке (маркерами помечены пути движения элементарных частиц, попавших в форму) (рис.1).
2. В зеве отливки со стороны короткой части литникового хода происходит существенный разогрев формы и как следствие её пересыхание и разрушение. Максимально форма разогревается на 22-й секунде заливки. В то же время в данном месте происходит существенное увеличение скорости движения заливаемого металла (рис.1, 2).
Рис. 2. Распределение скорости движения металла на 23-й секунде заливки
Рис. 3. Характер распределения возможных мест дефектов усадочного происхождения
компьютерный моделирование стальной отливка
3. Металл, продвигаясь по полости формы, остывает, теряя свою жидкотекучесть. Поэтому велика вероятность невыходов кронштейнов и спаев на зеркале.
Для определения месторасположения возможных дефектов усадочного характера воспользовались расчётным параметром «плотность металла». Плотность металла изменяется в интервале от 0 до 1 и является количественной мерой заполнения металлом локального объёма после затвердевания. Значение 1 соответствует плотному металлу, значение 0 свидетельствует об отсутствии металла в локальном объёме. Объёмы отливки с нулевой плотностью являются усадочными раковинами, а её объёмы с плотностью менее 1 поражены усадочной пористостью. На рис.3 представлена картина распределения усадочных дефектов в отливке. Видно, что в зеве отливки имеется область с низкой плотностью (предположительно усадочная раковина), а в районе зеркала возможна рыхлота. Это свидетельствует о невысокой эффективности работы внутреннего холодильника в зеве и закрытой прибыли на зеркале. Для устранения этих недостатков предлагается следующее:
1) в районе зева установить прибыль с экзотермической вставкой ( ввести 2 дополнительные прибыли );
2) для устранения рыхлоты необходимо установить 2 более мелкие прибыли, разнесённые ближе к краям.
Для устранения дефектов, вызванных конструкцией литниково-питающей системы, рекомендуется изменить конструкцию шлакоуловителей, а также изменить подвод металла, подведя питание к зеркалу.
На основе проведенного моделирования условий кристаллизации стальной отливки «Рама боковая» предложены рекомендации по повышению её эксплуатационных характеристик путём улучшения конструкции её питающей системы, а также повышения качества стали, из которой она отливается.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Назначение, условия эксплуатации стальной детали "Опора". Разработка технологии изготовления отливки. Выбор оборудования для изготовления форм и стержней, материалов и смесей. Разработка конструкции модельно-опочной оснастки, технологии плавки и заливки.
курсовая работа [367,7 K], добавлен 01.07.2015Выбор материала детали, описание эскиза и оценка технологичности конструкции. Разработка технологического процесса изготовления стальной отливки литьем в разовые песчаные формы. Точность отливки и определение допусков на её размеры, формовочные уклоны.
курсовая работа [268,4 K], добавлен 26.02.2015Химический состав сплава АК9. Анализ возможных способов получения отливки. Описание технологических литейных указаний. Разработка конструкции модельно-литниковой оснастки и технологических этапов производства отливки. Материал деталей пресс-формы.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 08.01.2014Этапы расчета литейных радиусов закруглений, особенности выбора линии разъёма отливки. Способы определения размеров нормальных трапецеидальных питателей. Рассмотрение особенностей технологического процесса получения отливки литьем в песчаные формы.
контрольная работа [117,4 K], добавлен 06.05.2013Определение объема и массы чугунной детали. Разработка чертежа отливки. Выбор поверхности разъема формы. Назначение припусков на механическую обработку. Расчет номинальных размеров отливки, литейных радиусов закруглений. Анализ выполнения отверстий.
контрольная работа [191,0 K], добавлен 06.05.2013Выбор способа изготовления отливки и ее положения в форме. Технологичность и разработка чертежа отливки. Плоскостные отливки общего назначения. Отливки открытой коробчатой формы, закрытой и частично открытой коробчатой или цилиндрической формы.
презентация [773,4 K], добавлен 18.10.2013Анализ конструкции детали и выбор положения отливки в литейной форме. Разработка средств технологического обеспечения способа литья. Определение технологического маршрута изготовления отливки. Припуски и допуски на механическую обработку отливок.
методичка [1,2 M], добавлен 23.09.2011Исследование технико-производственных аспектов процесса изготовления отливки. Выбор марки сплава. Оценка технологичности детали. Чертеж отливки и разработка конструкции модели. Состав формовочной и стержневой смеси. Расчет элементов литниковой системы.
курсовая работа [226,1 K], добавлен 25.01.2010Технологичность отливки и способ её изготовления. Оценка конструкционной технологичности. Минимальный диаметр литого отверстия. Определение допусков и припусков на механическую обработку. Положение отливки в форме. Шероховатость литой поверхности.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 25.06.2014Описание технологии получения кронштейна задней подвески кабины из чугуна марки ВЧ40 методом литья в песчано-глинистую форму отливки. Расчет времени охлаждения отливки. Технология изготовления стержней. Основные виды брака и меры по его устранению.
курсовая работа [62,8 K], добавлен 22.12.2011Изготовление отливки "Рычаг"; технология процесса: выполнение чертежа, выбор способа, материалов и оборудования для изготовления форм; определение литниково-питающей системы и литейной оснастки; расчет времени охлаждения отливки в форме и нагружения опок.
курсовая работа [165,8 K], добавлен 19.02.2013Характеристика сплава отливки. Анализ технологичности конструкции детали. Разработка чертежей детали, стержневого ящика, монтажа моделей верха и низа на модельной плите и формы в сборе. Расчет продолжительности затвердевания и охлаждения отливки в форме.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 01.04.2013Характеристика материала детали. Характеристика песчано-глинистой смеси для отливки зубчатого колеса. Изготовление нижней и верхней полуфом. Припуски на механическую обработку и технологически припуски отливки. Эскиз детали и технологичность конструкции.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 02.03.2010Характеристика сплава отливки. Анализ технологичности конструкции детали. Выбор плоскости разъема формы. Обоснование выбора способа изготовления форм и стержней. Выбор формовочных и стержневых смесей. Расчет продолжительности затвердевания отливки.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 06.04.2015Выбор способа литья и типа производства. Условие работы детали, назначение отливки и выбор сплава. Маршрутная технология изготовления отливки, последовательность выполнения технологических операций и их характеристика. Контроль качества отливок.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 11.04.2012Инструментальные методы исследования горячекатанных стальных изделий: металлография, анализ стальной окалины. Определение микротвердости и магнитный способ изучения холоднодеформированных стальных изделий. Индукционная толщинометрия стальной окалины.
презентация [1,7 M], добавлен 26.09.2014Проектирование привода механизма натяжения стальной полосы агрегата продольной резки. Разработка и описание кинематической схемы привода. Выбор насосной установки гидропривода, определение потерь давления в трубопроводах исполнительного гидродвигателя.
дипломная работа [3,4 M], добавлен 09.11.2016Процесс изготовления и применение проволоки стальной, углеродистой, пружинной 2 класса, ГОСТ9389–75. Механические свойства стали 70. Патентирование катанки. Подготовка поверхности металла к волочению. Испытание и контроль качества проволоки. Виды брака.
презентация [634,0 K], добавлен 11.02.2014Конструкция детали и условия ее эксплуатации. Выбор способа изготовления отливки. Определение места и уровня подвода металла. Расчет элементов литниково-питающей системы. Изготовление пресс-формы, моделей, литейной формы. Анализ возможных видов брака.
курсовая работа [37,0 K], добавлен 22.08.2012История развития металлургии меди. Технологический процесс получения отливки методом литья в разовые литейные формы. Чертеж модельно литейных указаний. Выбор оборудования для формообразования поковки. Технологические методы обработки поверхностей.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 21.01.2010
