不锈钢铸件落砂判据研究.pdf

造
Mar.2012
280
FOUNDRY
Vol 61 No. 3
计算机应用
不锈钢铸件落砂判据研究
马洪波,孙逊,曾卫东,李宝治,孙瑞敏,豆志河
(1.沈阳铸造硏究所,辽宁沈阳110022;2.东北大学,辽宁沈阳110004
摘要:以呋喃树脂砂型铸造7G06CrIl3Ni4Mo低碳马氏体不锈钢铸件为对象,采用数值模拟与工艺试验相结合的方法
研发出铸件落砂判据,并在生产实践中得到验证和应用。
关键词:落砂;判据;不锈钢铸件;呋喃树脂砂;数值模拟
中图分类号:TP391.9;TG142.71文献标识码:A文章编号:1001-4977(2012)03-0280-05
Study on Shakeout Criterion of Stainless Steel Casting
MA Hong-bo SUN Xun ZENG Wei-dong LI Bao-zhi, SUN Rui-min, DOU Zhi-he
(1. Shenyang Research Institute of Foundry, Shenyang 110022, Liaoning, China
2. Northeastern University, Shenyang 110819, Liaoning, China)
Abstract: Taking the ZGO6CR13N4M stainless steel casting produced with furan resin bonded sand as the
study object, and combining the numerical simulation technology with technical test, the criterion of casting
Shakeout has been developed, and verified and applied to production practice successfully
Key words: shakeout; criterion; stainless steel casting; furan resin bonded sand; numerical simulation
采用砂型铸造大中型不锈钢铸件时,由于铸件厚大呋喃树脂自硬砂、错英粉涂料、水口砖等。落砂试件铸
带来的凝固冷却时间较长,造成占用生产场地周期长、造工艺如图1所示,其设计原则是扩大铸件横截面尺寸差
生产效率低,是大型铸钢件生产中有待改进的技术问题异至不合理程度,并采用容易变形的半圆开放形式。
之一。国内外在采用数值模拟方法解决铸件充型凝固过1.2落砂试件凝固过程应力场数值模拟与试验结果
程中产生的氧化夹杂、缩孔、缩松、热裂纹等内部缺陷
在验证了落砂试件的温度场计算结果准确性之后,
方面表现突出,但在铸件表面质量和后续处理方面应用实施了试件凝固过程应力场数值模拟计算。应力场数值
较少。事实上,在铸件铸型材质确定的前提下,如果忽模拟采用热-应力间接耦合方法,浇注金属的力学参数
略某些影响较小的因素,只考虑影响较大的温度因素或根据相关文献査得,砂型力学参数由型砂标准拉伸强度
应变因素,则机械粘砂问题和落砂工艺问题均可以采试验获得,过渡层弹性模量设置成较小数值,使其具有
用定量的方法进行科学设计和预测。实际生产过程中,较大的弹性,从而消除过渡层变形带来的阻力约束。
落砂温度一般选择在铸造合金材料相变结東、而且铸件
铸件落砂过程的约束条件设置极为重要。铸件落
残余应力不发生明显变化之后的温度。铸造手册或企业砂前,在所有砂型表面施加位移约束,其物理意义为
标准一般提供一套经验落砂时间,也有企业通过对铸件砂型较远处不产生任何变形,从而有效模拟砂型对铸
关键位置的温度测量直接确定落砂(打箱)时间,如规件凝固过程中的受阻条件;铸件落砂后,在铸件的对
定大型不锈钢铸件的落砂温度在100℃左右。目前对落称面上施加位移约束,便于应力数值模拟结果分析,
砂时间没有一个明确的定量计算方法。
同时,利用 ANSYS生死单元功能,将砂型有限元模型
本研究在前人研究结果基础上,总结出采用呋喃“杀死”,模拟砂型材料去除过程。
树脂砂型铸造不锈钢铸件的落砂判据方法,为将数值
凝固时间为175000时,铸件总变形量和y向变形
模拟技术应用于铸件后处理过程提出一条可行途径。
量计算结果如图2所示。实际铸件变形结果如图3所示。
1落砂判据建立
对比可见,落砂试件变形量计算结果与实际铸件变形
量测量结果基本一致。凝固时间为175000s时,落砂
1.1落砂试件设计
试件单元平均y向应力如图4所示。图1中1-3应力测量
设计落砂试件试验是为了检验应力应变场数值模拟点的y向平均应力变化曲线如图5所示。
计算精度。铸造合金选用ZG06Cr13Ni4Mo,造型材料为
采用 VISHAY P3型应力测试仪对落砂试件进行了
基金项目:高档数控机床与基础制造装备国家科技重大专项(2009ZX04014-061)。收稿日期:2011-10-26收到初稿,2011-1~-10收到修订稿。
作者简介:马洪波(1981-),男,助理工程师,研究方向为铸造工艺。E-mail: hongma2003 yahoo. com.cn