Комп'ютерне моделювання технологічних процесів виготовлення виливки КОРПУСУ РК - Застосування комп'ютерно-інтегрованих систем в технології лиття

Комп'ютерне моделювання стає невід'ємною частиною процесів конструювання нових деталей і проектування технологічних процесів їх виготовлення

Сучасне проектування в ливарному виробництві включає в себе розробка 3D моделей деталі, з ливниковою системою а також оснащення. Це дозволяє скорочувати час та витратні матеріали, які можуть бути досягнуті із застосуванням моделювання, в рамках технології конструкторсько-технологічного проектування.

Безліч литих деталей, виготовляється способом лиття, при проектуванні якого в основу повинні бути закладені технологічні аспекти виготовлення і можливі різні ливарні дефекти. Ці дефекти виникають через відсутність методів та інструментарію здійснення впливу на технологічні режими виробництва. У конструкторської документації, як правило, обумовлені розміри і кількість різних ливарних дефектів, які не допускаються в деталі.

Дане дослідження є початковим етапом науково-дослідної роботи, присвяченій математичному моделюванню і оптимізації технології виготовлення литих деталей (керівник завідувач кафедри ливарного виробництва НТУ "ХПІ" О. В. Акімов).

Світовий ринок тракторів з кожним роком збільшує продажі тракторів, оснащених безступінчастими трансмісіями. Переважна кількість тракторів з безступінчастими трансмісіями оснащені двухпоточно - гідрооб'ємно-механічними трансмісіями (ГОМТ), основними перевагами яких є простота конструкції, висока ергономічність, зручність управління, можливість вибору оптимальної швидкості трактора та режиму роботи двигуна.

Однією з частин розглянутої частини ГОСТ є корпус РК, якості якої залежатимуть від необхідних характеристик, закладені на стадії проектування. Вимоги, які проходять для литих деталей закладаються і виконуються, згідно з технічними умовами, на стадії виробництва при використанні методики визначення технологічних дефектів.

При застосуванні універсальної технології комплексного комп'ютерно-інтегрованого проектування литих деталей корпусу РК, з інженерним моделюванням теплових і гідродинамічних параметрів лиття, проведемо аналіз якості. Моделювання ливарних процесів виконується для виявлення місць утворення дефектів, визначення їх розташування та приблизного розміру, а також для подальшого аналізу процесу фазового переходу при охолодженні виливки.

Для отримання якісного корпусу РК на етапі лиття складається з двох процесів:

    - заливка у форму; -формування литий деталі в процесі фазового переходу при охолодженні і кристалізації.

Для вирішення завдання була виконана наступна послідовність етапів: визначення початкових умов, розробка 3D моделі виливки, моделювання ливарних процесів і характер заповнення форми металом, так само розташування ливарних дефектів. Була обрана досліджувана деталь: корпус РК (Рис. 3.1), (Рис. 3.2).

Для створення 3D-моделі виливки корпусу РК з технологічної литниково-живильної системою ми використовували SolidWorks. При створенні литниково-живильної системи представимо систему "сужающегося" типу, яка забезпечує поступове заповнення форми металом, а так само зменшення попадання шлакових включень у її порожнину.

Для проектування корпусу РК був застосований програмний пакет тривимірного проектування Solid Works, а для проведення поставлених завдань з моделювання ливарних процесів була обрана програма LVM Flow.

Були використані наступні початкові і граничні умови:

    - Матеріал виливка корпусу РК - СЧ25 ГОСТ 1412-85. - Матеріал ливарної форми - ХТМ суміш.

Оптимальні параметри осередків, виходячи з вимоги час розрахунку - адекватність результатів:

    - Розмір комірки - 5,6 мм; - Кількість осередків - 7902315 шт.;

Результати заповнення форми розплавом представлені в графічному вигляді (Рис. 3.3 (а, б)), також можемо спостерігати напрямок кристалізації при охолодженні (перехід від рідкої до твердої фазі) і відображення розташування газоусадкових дефектів.

Також відіграє важливу роль у створенні сприятливих умов для спрямованої кристалізації (Рис. 3.4) - характер заповнюваності форми. Рухи розплаву при заповненні форми в окремо взятих частинах не перевищувала критичних значень, з плавним заповненням ливарної форми.

Після розгляду процесу охолодження виливки, фазового переходу, що кристалізуються останніми, дозволили визначити місця можливої появ дефектів газоусадкового характеру.

корпус рк

Рис. 3.1 Корпус РК

корпус рк (а перерізі)

Рис. 3.2 Корпус РК (а перерізі)

Виходячи з розташування усадкових дефектів був зроблений висновок. При визначення місць розташування усадкових дефектів ми виявили коефіцієнт усадки. При використанні LVM Flow, були виявлені пористості і усадочних раковин. Цей є надійним провісником усадковихдефектів, але у випадку виливків зі складною геометрією його використання вимагає більш ретельного аналізу результатів моделювання, оскільки багато факторів впливає на освіту газоусадкової пористості.

Також виявлені місця розташування дефектів, що найбільш схильні усадочним явищам зони виливки, виділені темно-червоним кольором (Рис. 3.4).

Утворені дефекти дозволяють стверджувати, що шлюб литого виробу може становити 1-3% від придатного литва.

місця розташування дефектів усадкового характеру

Рис. 3.4. Місця розташування дефектів усадкового характеру

При моделювання теплових і гідродинамічних процесів лиття - ящики РК випливає, що дефекти усадочного характеру, можуть вплинути на характеристики міцності в процесі експлуатації.

У проведеній роботі ми сформували граничні та початкові умови для моделювання напружено-деформованого стану корпус РК в місцях утворення усадочних дефектів і пористості.

Похожие статьи




Комп'ютерне моделювання технологічних процесів виготовлення виливки КОРПУСУ РК - Застосування комп'ютерно-інтегрованих систем в технології лиття

Предыдущая | Следующая