牵引杆座铸造工艺分析.pdf
铸造工程Foundry Engineering35 2017年第4期牵引杆座铸造工艺分析李剑波 (中车大连机车车辆有限公司,辽宁 大连 116021)摘要:采用铸造模拟软件MAGMA 对铸钢牵引杆座的原先的和新近的铸造工艺进行了模拟比较。分析了牵引杆座铸件在铸造过程中产生缩孔缩松缺陷的部位。针对原铸造工艺无法实现充分补缩的缺点,改进了牵引杆座的铸造工艺。结果,解决了由于缩松缺陷导致牵引杆座不致密的质量的问题。关键词:MAGMA软件;铸造工艺;模拟;优化中图分类号:TP319 文献标识码:A 文章编号:1673-3320(2017)04-0035-03Analysis on Casting Process for Traction Link Seat LI Jianbo (CRRC Dalian Co .,Ltd., Dalian 116021, liaoning China)Abstract: The previous and recent casting processes for a traction link seat made of casting steel were compared by using a cast software Magma. The locations in the traction link seat castings, where both shrinkage cavity and shrinkage porosity will produce during the founding, were analyzed. In the light of disadvantage that sufficient feeding can not be reached by the previous casting process, the casting process for the traction link seat was improved, and, as a result, the quality problem that unsound traction link seat is produce due to shrinkage porosity has been removed.Key words: Magma software; casting process; simulation; optimization收稿日期 : 2017-06-12作者简介 : 李剑波(1982-),男,助理工程师,工艺师,主要从事铸造工艺技术及质量管理工作。材料与工艺(1acticacid)ternary blendsby simultaneousdynamic vul—canizationandinterfacialcompatibilizati0n[J]. Macromol-ecules, 2010, 43 (14): 6058-6066.[3]LIU H, SONG W, CHEN F, eta1. Interactionofmicro-structure and interfacial adhesion on impactperformance of polylactide(PLA)ternary blends[J]. Macromolecules, 2011, 44: 1513-1522.[4]LJUNGBERGN, WESSLI~N B. Theeffectsofplasticizerson thedynamicmechanicalandthermal propertiesofpoly (1acticacid) [J]. JApplPolym Sci, 2002, 86 (5): 1227-1234. [5]LJUNGBERG N, WESSL-N B. Tributylcitrateoligomersas plasticizersforpoly (1actic acid): Thermo—mechanicalilmf propertiesandaging[J]. Polymer, 2003, 44(25); 7679-7688. [6]MARTIN O. Poly(1acticacid): Plasticizationand proper-ties of biodegradable muhiphase systems [J]. Polymer, 2001, 42 (14): 6209-6219.[7]THERYO, JING F, PITERL M, etal. Tough polylactide graft copolymer [J]. Macromolecules, 2010, 43(18): 7394-7397.[8]HASSOUNA F, RAQUEZ J, ADDIEGO F, eta1. New approach on the development of plasticized polylactide(PLA): Graftingofpoly(ethyleneglyco1) (PEG) Vlareactiveextrusion [J]. EurPolym J, 2011, 47 (11): 2134-2144.[9]HASSOUNA F, RAQUEZ J, ADDIEGO F, eta1. New developmenton plasticized poly (1actide): Chemical-ingofcitrateonPLA byreactiveextrusion[J]. EurPolym J, 2012, 48 (2): 404-415. [10]LJUNGBERG N, COLOMBINID, WESSLEN B. Plastici-zationofpoly(1acticacid)witholi gomeriemalonateester-amides: Dynamic mechanical and thermal ilmf properties[J]. JApplPolym Sci, 2005, 96(4): 992-1002. 万方数据36 2017年第4期铸造工程Foundry Engineering利 用 铸 造 模 拟 软 件 对 铸 件 的 充 型 和 凝 固 过 程进 行 仿 真 模 拟 , 对 于 优 化 铸 造 工 艺 设 计 、 降 低 铸件 试 制 周 期 和 费 用 、 减 少 铸 造 缺 陷 和 提 高 铸 件 质量 , 具 有 重 要 意 义 。 采 用 MAGMA软 件 模 拟 铸 钢牵 引 杆 座 原 工 艺 与 新 工 艺 两 种 工 艺 方 案 , 分 析 铸件 充 型 和 凝 固 全 过 程 , 以 及 预 测 缩 松 缩 孔 等 缺 陷位 置 , 确 定 合 理 的 工 艺 方 案 , 并 按 新 方 案 试 制 生产 验 证 , 效 果 良 好 。1 牵引杆座铸造工艺分析1.1 牵引杆座基本情况牵 引 杆 座 轮 廓 尺 寸 长 度 为 550 mm, 高 310 mm, 毛 坯 重 约 110 kg, 铸 件 材 质 为 B+级 钢 , 为机 车 构 架 装 配 件 , 其 中 ¢ 180 mm圆 盘 面 焊 接 后加 工 ¢ 70孔 与 拐 臂 装 配 。 铸 件 对 密 实 度 要 求 高 ,要 求 铸 件 内 部 不 允 许 出 现 缩 孔 缩 松 等 缺 陷 , 尤 其是 在 加 工 与 装 配 位 置 , 以 防 止 发 生 不 安 全 事 故 。设 计 要 求 铸 件 除 满 足 无 夹 砂 、 气 孔 和 夹 渣 等 缺 陷外 , 铸 件 整 体 还 需 要 进 行 超 声 波 探 伤 , 保 证 铸 件密 实 度 要 求 。 牵 引 杆 座 三 维 模 型 图 见 图 1。图1 牵引杆座三维模型图 图 2为 牵 引 杆 座 原 铸 造 工 艺 三 维 示 意 图 。 铸 件从 中 间 分 型 , 上 箱 为 4个 9/12 K保 温 发 热 冒 口 布 置于 铸 件 厚 大 热 节 部 位 , 水 口 从 分 型 面 进 入 , 同 时为 了 保 证 下 箱 相 同 部 位 致 密 , 在 下 箱 加 设 冷 铁 ,以 实 现 顺 序 凝 固 。图2 牵引杆座原铸造工艺三维示意图2 原工艺铸造过程模拟2.1 铸造参数设置利 用 三 维 建 模 软 件 UG对 铸 件 和 浇 注 系 统 进 行建 模 , 进 入 MAGMA进 行 网 格 划 分 和 参 数 设 置 。铸 件 材 质 设 为 低 碳 钢 , 型 芯 为 水 玻 璃 硅 砂 , 铸 件浇 注 温 度 为 1 580 ℃ , 浇 注 时 间 为 35 s, 砂 型 , 砂芯 , 冷 铁 , 外 环 境 温 度 为 25 ℃ , 界 面 换 热 , 热 导率 等 参 数 利 用 软 件 数 据 库 参 数 。2.2 充型过程分析充 型 过 程 作 为 铸 造 过 程 中 一 个 重 要 环 节 , 许多 铸 造 缺 陷 , 诸 如 浇 不 足 、 卷 气 、 氧 化 、 夹 渣 及冷 隔 等 都 与 充 型 过 程 密 切 相 关 。 原 工 艺 充 型 模 拟结 果 如 图 3所 示 。 由 于 铸 件 本 身 高 度 不 高 , 钢 液 从分 型 面 进 入 , 虽 然 有 飞 溅 , 但 总 体 充 型 平 稳 , 没有 冷 隔 、 卷 气 等 现 象 存 在 。图3 原工艺充型模拟结果2.3 凝固过程分析通 过 观 察 铸 件 的 凝 固 过 程 , 可 以 很 好 地 判 断铸 件 的 凝 固 顺 序 以 及 最 后 凝 固 区 域 , 从 而 预 测 缺陷 产 生 的 位 置 。 图 4为 原 工 艺 各 阶 段 凝 固 时 间 图 ,能 直 观 地 表 明 了 铸 件 各 个 部 位 完 全 凝 固 时 所 需 要的 时 间 及 凝 固 次 序 。 铸 件 从 薄 壁 和 下 箱 位 置 开 始凝 固 , 慢 慢 开 始 向 冒 口 部 位 靠 近 , 但 在 750 s时 冒口 下 部 被 先 凝 固 区 隔 断 , 在 ¢ 180 mm圆 盘 位 置 造成 缩 松 缺 陷 。 缩 松 缺 陷 如 图 5所 示 。万方数据铸造工程Foundry Engineering37 2017年第4期图5 缩松缺陷(剖面图)3 新工艺模拟与验证原 工 艺 生 产 中 , 原 设 计 要 求 不 需 要 探 伤 , 后增 加 探 伤 要 求 后 , 超 声 波 探 伤 均 有 回 波 出 现 , 对探 伤 有 缺 陷 的 位 置 做 解 剖 , 有 缩 松 和 缩 孔 缺 陷 存在 , 与 模 拟 结 果 显 示 区 域 吻 合 。 针 对 原 工 艺 出 现的 问 题 , 新 工 艺 改 变 了 原 工 艺 方 案 , 为 了 使 冒 口在 ¢ 180 mm圆 盘 充 分 补 缩 , 将 两 圆 盘 用 暗 冒 口 串在 一 起 , 铸 件 整 体 置 于 下 箱 , 腔 体 位 置 出 砂 芯 ,拉 杆 部 位 设 冷 铁 , 水 口 从 分 型 面 进 入 , 新 工 艺 三维 模 型 图 如 图 6所 示 。 新 工 艺 充 型 与 凝 固 过 程 模 拟参 数 与 原 工 艺 设 置 相 同 , 新 工 艺 模 拟 凝 固 结 果 如图 7所 示 。 新 工 艺 生 产 的 铸 件 经 探 伤 检 查 , 补 缩 效果 良 好 , 铸 件 重 要 位 置 获 得 很 高 的 致 密 性 , 如 图 8所 示 。图6 新工艺三维模型图 图7 新工艺模拟凝固结果图8 新工艺铸造的铸件剖面图 4 结语利 用 铸 造 模 拟 软 件 MAGMA对 铸 钢 件 牵 引 杆座 的 新 旧 两 种 铸 造 工 艺 进 行 了 模 拟 , 通 过 分 析 铸件 充 型 和 凝 固 过 程 , 成 功 预 测 缩 孔 出 现 的 位 置 。针 对 原 工 艺 无 法 保 证 探 伤 要 求 的 缺 点 , 更 改 了 工艺 方 案 , 并 通 过 MAGMA模 拟 验 证 了 新 工 艺 的 合理 性 和 可 行 性 , 解 决 了 由 于 缩 松 缺 陷 导 致 牵 引 杆座 不 致 密 问 题 , 提 高 了 铸 件 质 量 。图4 原工艺凝固模拟结果牵引杆座铸造工艺分析 李剑波万方数据