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抛丸机配件抛丸叶片工艺影响了使用寿命

文章出处:www.sdpaowanji.com人气:184发表时间:2018-11-25

  摘要:采用Anycasting软件对抛丸机叶片的充型及凝固过程进行数值模拟, 预测其缺陷产生的部位并分析缺陷产生的原因。在此基础上对生产抛丸机叶片的工艺进行了优化, 有效地减少了缺陷在叶片重要部位产生的概率。

    Optimized Research on Casting Technique of Blade on Shot Blasting Machine

  Ma Yaxin Men Zhengxing Yue Taiwen Liu Ruilin Wang Xiaoxia

  Abstract:

  Numerical simulate the processes of mold filling and solidification on the blade of shot blasting machine by using Anycasting software to predict the location where the defects appear and analyze the causes. On this basis, optimize the technique of balde production thus effectively reducing the incidence of defects at certain key locations.

  Keyword:

  shot blasting machine; Anycasting; process optimization;

  1、抛丸机叶片的铸造工艺分析:

  抛丸机铸造叶片是抛丸机中的核心关键部件, 它在一定程度上代表了抛丸机的水平, 要求其具有良好的耐磨性和强韧性。选用中碳高铬铸铁作为抛丸机叶片的材料, 要求铸件表面应光滑, 去除毛刺和锐边, 不允许有砂眼、气孔、夹杂等明显缺陷。铸件的整体尺寸为150 mm×105 mm×25mm, 重量约为1.5 kg。铸件整体轮廓相对简单, 没有复杂曲面轮廓, 如图1所示。采用粘土砂造型, 一箱4件, 选取叶片上表面为分型面, 采用底注式浇注系统。各阻流截面∑S内∶∑S横∶∑S直=1∶1.1∶1.15, 其中S内≈0.615 cm2。为了加强补缩, 可设立暗冒口, 建立如图2所示的浇注系统模型。

  2、抛丸机叶片数值模拟及分析:

  2.1、前处理:

  (1) 三维建模及网格划分。采用CATIA软件对抛丸机叶片及其铸造工艺进行实体三维建模。将三维模型导出为*.stl格式的文件, 将其导入模拟分析软件Anycasting中进行网格划分, 共划分了130 872个单元。

  图1 零件实体模型Figure 2 Solid model of part

  图1 零件实体模型Figure 2 Solid model of part

  图2 浇注系统模型Figure 2 Pouring system model

  图2 浇注系统模型Figure 2 Pouring system model

  (2) 界面换热系数及热物性参数的确定。Anycasting软件自带各种材料之间的传热系数, 只需要根据实际的情况选择即可。设置铸件和砂模之间的传热系数为41.868 W/ (m2·K) 。砂型采用Anycasting自带的Green Sand。

  (3) 浇注工艺参数的确定。砂型的初始温度设为20℃, 浇注温度设为1420℃, 充型速度为0.472 m/s。

  2.2、充型过程模拟:

  模拟铸造过程中金属液在型腔中的充型过程, 可以得到浇注过程中是否有紊流、浇不足等现象, 预判充型不良区域等, 从而判断浇注系统设计是否合理[1,2,3,4]。充型过程如图3所示。从充型顺序来看, 正对着横浇道的两个型腔最先开始充型而且充型也不是很平稳, 这种情况可能导致铸件产生气泡、夹渣等缺陷。

  图3 充型过程模拟Figure 3 Simulation of mold filling process

  图3 充型过程模拟Figure 3 Simulation of mold filling process

  2.3、凝固模拟:

  凝固过程及缺陷模拟如图4所示。可以看出, 凝固后铸件中心部位出现缺陷的概率接近0.9, 而且缺陷的分布不均匀。另外, 从铸件凝固时间可以看出, 内浇道先于铸件凝固, 即铸件的补缩通道被阻断, 说明铸件中心区域极有可能存在由于补缩不足导致的缩孔、缩松等缺陷。由于抛丸机叶片工作时与钢砂发生摩擦, 因此对叶片表面的耐磨性能有一定要求, 如果在铸件中心区域有这种缺陷存在, 则其使用寿命会大幅下降。

  图4 凝固过程及缺陷模拟Figure 4 Solidification process and defect simulation

  图4 凝固过程及缺陷模拟Figure 4 Solidification process and defect simulation

  3、工艺方案的改进:

  由原始方案模拟结果可知:型腔的充型过程及其不平稳;内浇道补缩通道先于铸件凝固, 铸件未补缩到位;铸件中心区域出现大量缺陷。基于上述原因, 对冒口进行了加大处理, 对内浇道做了缩短处理, 同时把横浇道放在了冒口的下方。改进后模拟结果如图5所示。改进后充型过程变得更平稳, 同时铸件缺陷由中心区域转移到铸件侧耳且相对分散, 但缺陷仍然存在。

  结合工艺方案二, 将暗冒口与直浇道结合作进一步优化, 如图6所示, 凝固后缺陷概率基本为0。

  4、结语:

  采用Anycasting软件对铸造抛丸机叶片的充型及凝固过程进行数值模拟, 预测其缺陷产生的部位并分析缺陷产生的原因。在此基础上对生产抛丸机叶片的工艺进行了优化, 结果表明:对冒口进行加大处理, 对内浇道进行缩短处理, 同时把横浇道放在冒口的下方, 改进后充型过程变得更平稳, 同时铸件缺陷由中心区域转移到铸件侧耳且相对分散, 但缺陷仍然存在。将暗冒口与直浇道结合进一步优化, 可有效消除缺陷, 减少在铸造抛丸机叶片重要部位产生缺陷的概率, 对相关企业生产具有一定的指导意义。

  图5 工艺方案二及充型凝固模拟Figure 5 Process plan II and simulation of mold filling and solidification

  图5 工艺方案二及充型凝固模拟Figure 5 Process plan II and simulation of mold filling and solidification

  图6 工艺方案三及凝固模拟Figure 6 Process plan III and solidification simulation

  图6 工艺方案三及凝固模拟Figure 6 Process plan III and solidification simulation