ht200飛輪鑄件凝固過程模擬及工藝優(yōu)化

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1、金屬鑄鍛焊技術(shù)Casting·Forging·Welding2008年9月HT200飛輪鑄件凝固過程模擬及工藝優(yōu)化米國發(fā),劉彥磊,趙恒濤(河南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院,河南焦作454000)摘要:利用Z-cast軟件對灰鐵飛輪凝固過程進行了分析,通過凝固時間分布模擬了縮孔(松)產(chǎn)生的位置。采用增大冒口及補縮通道的方法對原有鑄造工藝方案進行了優(yōu)化,最終消除了鑄件中的縮孔(松)缺陷。關(guān)鍵詞:飛輪;澆注系統(tǒng);時間分布;模擬中圖分類號:TG244+.3文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1001-3814(2008)17-0054-04SimulationofSolidificationProcessandO

2、ptimizationofHT200FlywheelCastingMIGuofa,LUIYanlei,ZHAOHengtao(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,HenanPolytechnicUniversity,Jiaozuo454000,China)Abstract:Thesolidificationprocessofgraycast-ironflywheelwasanalyzedbyZ-CASTsoftware.Thepositionofshrinkagewassimulatedbytimedistributioninsolidificati

3、on.Theriserandthefeedingchannelwereimprovedtooptimizetheoriginalcastingprocess.Finallyshrinkagesinthecastingwereeliminated.Keywords:flywheel;gatingsystem;timedistribution;simulation灰鑄鐵是重要的工程材料,廣泛應(yīng)用于各工凝固是一個非常復(fù)雜的物理化學(xué)過程,是由業(yè)部門,在國計民生中占有重要地位,但灰鐵鑄件熱量傳輸、動量傳輸、質(zhì)量傳輸及相變等一系列過在凝固過程中容易產(chǎn)生縮孔、縮松缺陷,影響鑄件程耦合而成的。在一般情況下,

4、若鑄件充型時間和[1]的質(zhì)量。灰鐵飛輪鑄件的尺寸、質(zhì)量一般都比較整體凝固時間相比很短時,可以假設(shè)鑄型是瞬時大,在高轉(zhuǎn)速下容易產(chǎn)生裂紋,使得零件的使用壽充滿的,這時只需計算溫度場即可。命縮短,廢品率增高,所以如何解決縮孔、縮松已成1.1傳熱問題的基本方程[2-5]為灰鐵飛輪生產(chǎn)的一個主要問題。隨著計算機鑄件/鑄型系統(tǒng)的傳熱過程是通過高溫金屬技術(shù)的發(fā)展,鑄造工藝過程數(shù)值模擬也取得了重向鑄型導(dǎo)熱、高溫金屬的輻射傳熱、液態(tài)金屬與鑄[6-10]大突破,已經(jīng)進入工程實用化階段。通過模擬型的對流換熱三種方式綜合進行的。三維不穩(wěn)定可以掌握鑄造缺陷的形成機理,優(yōu)化鑄造工藝參導(dǎo)熱的控制方程、對流換熱用的Newt

5、on冷卻定數(shù),確保鑄件質(zhì)量,縮短試制周期,降低生產(chǎn)成本。律及輻射換熱遵循的Stefen-Boltzman定律如下某廠承接了一批灰鐵飛輪的生產(chǎn)任務(wù)。該類式所示:鑄件直徑、質(zhì)量較大,生產(chǎn)中存在工藝復(fù)雜、鑄件!T#%T’)T+-T!ρc=(λ)+(λ)+(λ)+Q(1)p廢品(縮松、渣孔)率高等問題。雖然經(jīng)多次攻關(guān),"t$x&x(y*y,z.z均未獲得滿意效果,嚴(yán)重影響經(jīng)濟效益及國內(nèi)外q=α(Tf-TW)(2)4市場的開拓。為此,采用計算機模擬技術(shù)進行鑄q=εσT(3)0s件澆注及補縮系統(tǒng)的設(shè)計,對原工藝方案進行改式中:ρ為密度(g/cm3);c為定壓比熱容(J/kgk);T為p進和優(yōu)化。!溫度(

6、K):t為時間(s);λ為熱導(dǎo)率(W/(m·K));Q=1數(shù)學(xué)模型/fsρL為源項(L為熔化潛熱(J/kg);fs為固相率);x,0T收稿日期:2008-01-25y,z為坐標(biāo)(m);α為對流換熱系數(shù);Tf為流體的特征基金項目:河南省杰出人才創(chuàng)新基金(062100070)溫度;T為固體邊界溫度;T為表面的絕對溫度;Ws作者簡介:米國發(fā)(1966-),男,北京人,博士,教授,研究方向為凝固技ε為輻射黑度;σ為Stefen-Boltzman常數(shù)。術(shù)與鑄造合金;電話:0391-3987503;0E-mail:peter@hpu.edu.cn,1.2初始條件和邊界條件54HotWorkingTech

7、nology2008,Vol.37,No.17上半月出版Casting·Forging·Welding金屬鑄鍛焊技術(shù)解決熱傳導(dǎo)問題,首先必須知道在某個時刻的關(guān)系,通?？梢韵炔捎脽岱治龇ㄇ蟪瞿涕_始的已知溫度分布和該解析系統(tǒng)邊界的傳熱條件。溫度TL和結(jié)束溫度TS。初始條件,即指0時刻的溫度分布。邊界條件,按假定如下:凝固過程冷卻條件的不同可分以下兩種情況。(1)假定固相率和溫度為線性分布時(1)鑄件-鑄型邊界假