大型耐热铸铁阀板的铸造.pdf

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造
Ju.2014
718
FOUNDRY
Vol. 63 No.7
大型耐热铸铁阀板的铸造
朱苏
(石家庄恒业机电有限公司,河北石家庄050000
摘要:采用砂型铸造工艺试制材质为RTCr大型矩形阀板时,阀板产生了变形、冷隔等铸造缺陷。为解决上述缺陷,
缩短试制时间和减少费用,采用了基于 ANSYS数值分析及以蜡代替铁,以蛭石代替型砂及以凡士林代替粘结剂的工
艺模拟试验。将模拟试验工艺参数运用到实际铸造生产中,解决了大型矩形阀板变形缺陷;采用适当倾斜浇注方
法,消除了冷隔缺陷:最终成功生产出了大型矩形阀板。
关键词:耐热铸铁;矩形阀板;变形;冷隔
中图分类号:TG143.49文献标识码:B文章编号:1001-4977(2014)07-0718-03
Cast of Large-scale Heat-resistant Cast Iron
Valve Plate
ZHU Su
Shijiazhuang Hengye Mechanical Electronic Engineering Co, Ltd, Shijiazhuang050000, Hebei, China
Abstract:: Casting defects such as distortion and cold lap occurred in the castings when large-scale rectangular
valve plates were manufactured by using of sand casting process. The numerical simulation was carried out by
using ANSYS software. With the wax acting as metal, vermiculite acting as sand and vaseline as adhesive,
process simulation experiment was done to solve the above casting defects, shorten trial manufacture time and
decrease cost. After the process parameters of the simulation experiment were applied to the practice
production, distortion defect of the casting was solved. The cold lap was removed by using of properly tilting
pouring method. Finally, the large-scale rectangular valve plates were produced successfully
Key words: heat-resistant cast iron; rectangular valve plate; distortion; cold lap
阀板试生产情况
冷隔
高温风进的耐热铸铁(牌号为RTCr)阀板大致
长2.8m,宽1.6m,主要壁厚30mm。阀板宽度两侧有
对称的6条矮筋,毛坯重2.364t,见图1、图2。
1546土0,25
R150
u
R50
R50
内浇口横浇口直浇口
图2板变形和冷隔
下
1g
and cold lap of the valve plate casting
采用2th冲天炉熔炼铁液,粘土砂干型铸造。铸
R50
R50
?
造工艺方案采用水平分型两箱造型水平浇注。在阀板
技术要求
边部开设若干个内浇道,由一个横浇道将内浇道连接
1.铸造收缔率1%
起来。按照上述工艺方案试生产两件产品,全部因
2.拔模斜率±1
3.机加余量:型18,芯20
阀板变形和冷隔报废,见图2。生产被迫停止,以寻找
4.铸造圆角R8~12
防止变形的工艺方法。
5.分型负数3
6.模样材质:红松、精度、强度2级
2基于 ANSYS数值模拟
图1阀板铸造工艺图
Fig. I The casting process drawing of the valve plate
采用 ANSYS建模计算,使用 ANSYSI前处理模块对
收稿日期:2013-06-24收到初稿,2013-08-09收到修订稿。
作者简介:朱苏(1987-),男,助理工程师,主要研究方向为机制工艺编程与软件开发。E-mail:wsid202126.com
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朱苏;大型耐热铸铁阙板的铸造
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阀板铸件砂型进行三维实体建模,采用 SOLID87热结
构分析单元,采用顺序耦合的方法进行温度场-应力场
内浇道
分析,使用间接法进行热应力-变形的分析。模拟建模
铸y/直浇道
件
采用了4个工艺方案:第1个方案是按试生产的第1个铸
横浇道
件的工艺(图3);第2个方案是按试生产的第2个铸件
的工艺(图4)。使用这2个方案的目的是调整输入微机
建模的工艺参数,使数值模拟与实际生产铸件变形
大小相吻合5明。第3个方案是门形横浇道。根据试铸件
的变形情况,变形只在有浇口一侧,无浇口的地方没
有变形(图5)。模拟结果显示铸件在有横浇道的面均
铸件
发生了变形。变形是由于浇口对铸件的影响引起的。
图6最简浇注系统方粢4
因此设计了第4个方案,即最简浇注系统:去掉横浇
Fig. 6 The simplest gating system of scheme 4
道,只有直浇道和大内浇道(相当于分散内浇道横截
内浇遵
铸件
面积之和),见图6。模拟结果,此方案变形程度最小,
见图7。图8是我们进行数值模拟的试验简图。
图7方案4的变形示意图
内浇道
Fig. 7 Schematic of distortion in scheme 4
铸件
横浇道
开始
直浇道
解决阌板铸件变形
方案
方案
方案三
方案四
是
是否
是否
变形
变形
铸件
图3模拟工艺方案1
解决变形在要求范围内
Fig. 3 The simulation process ofthe scheme 1
结束
内浇道
图8数值模拟试验示意图
铸レ横浇道
Fig 8 Schematic of numerical simulation
件
直浇道
3以蜡代铁模拟试验
为验证数值模拟的可靠性,将逐个方案以蜡代铁
进行模拟试验,为了减小蜡件尺寸,模样按3:1缩小。
用湿砂造型然后浇注蜡液,冷却后蜡件变形很小。究
其原因是砂型强度较高,克制了蜡件变形。问题的关
铸件
键是寻找不克制蜡件造型材料。经过对厂内可能用的
图4模拟工艺方案2
材料分析,拟采用以蛭石粉未代替原砂,以凡土林为
Fig 4 The simulatio