Аннотация

Аннотация

Рассмотрена оптимизация конструкции прибылей методом вписанных сфер с целью повышения технологического выхода годного по 3D-модели отливки и анализ полученных результатов программным комплексом ProCAST.

Полный текст

Наряду с технологическими проблемами литейного производства, такими как устранение усадочных раковин и пористости, специалистами решается задача повышения технологического выхода годного (ТВГ) за счет снижения металлоемкости литейных форм, что влияет на количество расходуемого материала. Нами осуществлено проектирование прибылей методом вписанных сфер по 3D-модели отливки и последующий анализ полученных результатов программным комплексом ProCAST, в ходе этого рассмотрены различные способы заливки детали, при этом ТВГ составил 30 % (рис. 1, 2). Дальнейшее повышение ТВГ можно обеспечить за счет изменения конфигурации прибыли в более массивной части детали, т.е. на большом кольце. Рис. 1. Схема затвердевания отливки Рис. 2. Зоны пористости по сечению в отливке Для облегчения расчетов из модели отливки был выделен сегмент (1/4). Прибыль в данной работе построена так же, как и в другом нашем исследовании*, за исключением того, что высота прибыли от отливки составляла три диаметра теплового узла вместо двух, были удалены элементы, питающие прибыль жидким металлом непосредственно из стояка, и изменено положение прибыли относительно оси изделия. Оптимизация конструкции прибыли на верхнем кольце детали заключается в следующем. Прибыль построена с помощью метода вписанных сфер, и вершина прибыли была перемещена на угол 25° относительно оси детали. Это привело к уменьшению диаметра и, следовательно, объема самой прибыли (рис. 3). Рис. 3. Вид отливки с модифицированной прибылью Рис. 4. Распределение тепловых потоков по сечению отливки с модифицированной прибылью Расчет программного комплекса ProCAST показывает, что равномерность заполняемости и направленность кристаллизации обеспечиваются (рис. 4, 5), усадочные дефекты не затрагивают тело отливки, оставшись в прибыли (рис. 6). В целом изменение конфигурации прибыли не повлияло на результаты заливки, однако технологический выход годного для данной конструкции составит уже 38 %. Рис. 5. Схема затвердевания отливки с модифицированной прибылью Рис. 6. Зоны пористости по сечению в отливке с модифицированной прибылью Таким образом, использование программного комплекса ProCAST для анализа результатов заливки при проектировании отливки и литниковой питающей системы не только существенно ускоряет и упрощает процесс изготовления детали, но и позволяет оптимизировать ТВГ отливки до внедрения ее в производство, что ведет к значительному уменьшению материальных и трудовых ресурсов. По результатам данных расчетов программным комплексом ProCAST можно сделать вывод: наклон прибыли в сторону центральной оси симметрии отливки является рациональным, так как увеличение ТВГ составляет 8 %.