Статья: Моделирование литья алюминия в кокиль

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛИТЬЯ АЛЮМИНИЯ В КОКИЛЬ

Д.Е. Бушуев, студент группы 10В71,

З.Н. Расулзода, студент группы 10В60,

научный руководитель: Ибрагимов Е.А.

Юргинский технологический институт

(филиал) Томского политехнического университета

652055, Кемеровская обл., г. Юрга, ул. Ленинградская, 26

Аннотация: На основе моделирования процесса заливки алюминиевого сплава в металлическую форму разработан технологический процесс минимизирующий количество дефектов в теле отливки.

Ключевые слова: моделирование, кокиль, алюминиевый сплав.

На сегодняшний день изготовление новых видов продукции на предприятиях металлургической отрасли требуют значительных затрат временных и финансовых ресурсов. В первую очередь это связано с разработкой, внедрением и отработкой нового технологического процесса, что, как правило, ведет к большим потерям в виде брака. Уменьшить время на разработку технологического процесса литья возможно с применением инструментов компьютерного моделирования. На сегодняшний день рынок насыщен значительным количеством программных продуктов для решения задач моделирования литейных процессов, что позволяет конечным пользователям подобрать программное обеспечение под узкоспециализированный круг задач [1-3].

Наиболее распространенными являются программные продукты выполняющие расчеты методом моделирования конечных разностей. Весь процесс проектирования сводится к нескольким последовательным задачам, которые можно представить в виде схемы (Рис.1).

Рисунок 1. Схема процесса интеграции новой технологии литья

кокиль литье сплав алюминиевый

На основание чертежа готового изделия «Корпус насоса» рассчитана геометрия отливки с учетом усадки и припусков. Далее в программной среде твердотельного моделирования построена 3D-модель отливки для литья в кокиль (Рис2).

Рисунок 2 - 3D-модель отливки «Корпус насоса»

Граничные условия математического расчета процесса заполнения кокиля и кристаллизации сплава представлены в табл. 1.

Таблица 1 - Технические условия литья в кокиль

Результаты расчета заполнения формы и кристаллизации сплава представлены на рисунках 3, 4.

Рисунок 3 - Процесс заполнения кокиля сплавом

Рисунок 4 - Процесс кристаллизации отливки

По результатам расчета видно, что в процессе кристаллизации сплава происходит формирование изолированных относительно крупных тепловых узлов, в которых сплав застывает в последнюю очередь. Данный факт позволяет предположить, что в данных местах тела отливки будут образовываться крупные дефекты усадочного характера, что подтверждается при анализе усадки (Рис. 5).

Рисунок 5 - Анализ усадки

Из представленных расчетных данных видно, что при данной геометрии кокиля и соответствующих технологических условиях в теле отливки не образуется существенных дефектов усадочного характера. Расположение литников, питателей и прибыльных частей обеспечивают достаточную подпитку металлом, при которой крупные усадочные дефекты уходят в прибыльную часть и питатели. На основании данных математических расчетов в дальнейшем были даны рекомендации для изготовления реального кокиля в соответствии с данной конфигурацией. Данный подход позволил значительно сократить время разработки конструкции кокиля и минимизировать потери материала при его изготовлении.

Список литературы

1. SOLIDCast - Программное обеспечение для моделирования литейных технологий [Электронный ресурс]: http://www.solidcast.ru/ (дата обращения: 10.03.2019).

2. Девятов С. ProCAST Виртуальное моделирование литейных технологий [Электронный ресурс] //CADmaster. Машиностроение. 2006. N 5: http://www.cadmaster.ru/magazin/articles/cm_35_procast.html

3. П.И. Панышев, А.С. Леднев, К.В. Никитин, М.А. Яковлев, Д.Ф. Салахутдинов Моделирование литниковой системы кокильных корпусных отливок из сплава АК9ч [Электронный ресурс] // Литейное производство. 2012. №7 http://lvmflow.ru/images/docs/lp072012.pdf