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海天精工機床有限公司 海天精工博客

加工中心滑枕鑄造工藝數值模擬與優(yōu)化

海天精工 加工中心 鉆攻中心前言:滑枕是大型加工中心上的_個重要部件,對加工中心整體精度、性能起到了決定性的作用。對于大型CNC加工中心滑枕的材質一般使用球墨鑄鐵。由于球墨鑄鐵共晶凝固時間相對較長,易造成外売相對薄弱,在二次膨脹過程中,容易造成滑枕出現(xiàn)縮孔、縮松缺陷[11。研究中針對滑枕實際鑄造中出現(xiàn)的缺陷,通過ProCAST進行數值模擬,并對工藝設計進行優(yōu)化,得到加工中心滑枕的******鑄造工藝,為同類大型球墨鑄鐵件的鑄造加工提供參考借鑒。1滑枕材料與結構1.1滑枕材料本研究中滑枕鑄件的材料為QT600-3,滑枕材料具體成分如表1。 表1滑枕材料成分W (%) Tab.l The composition of slippery pillow c Si Mn P S RE Mg Fe 3.4 ?3.6 2.6 ?2.8 0.4?0.7 <0.07 <0.03 0.03-0.05 0.03-0.06 余量 1.2滑枕結構加工中心滑枕整體為箱體式結構,外部輪廓尺寸為3 942 mmx545 mmx492 mm,平均壁厚 92 mm,中間具有多道筋板,厚度不一,且外壁有多個窗口結構,整個鑄件形體龐大、結構復雜'鑄件結構剖面圖如圖1。2原鑄造工藝設計2.1鑄件缺陷分析滑枕結構復雜,屬于復雜大型球墨鑄鐵件。原鑄造工藝設計為雙排內澆道立澆底注澆注方式,并設計楔形明冒口進行補縮,冒口頸尺寸設計較小,并放置數量較多冷鐵提高冒口頸凝固速度,達到通過石墨化膨脹補縮的目的,澆注系統(tǒng)采用先開放后封閉形式,內、橫、直澆道面積比為1.3:15.7:1,內澆道設計為長方形,尺寸為23mmx50mm。鑄造工藝方案設計如圖2。2.2鑄件缺陷分析在實際生產中,此加工中心滑枕經過磨削加工后,在鑄件表面有較多孔洞缺陷出現(xiàn),整個孔洞外形并不規(guī)則,內部成灰色,顯然這種孔洞并非氣孔。根據孔洞內部的化學成分分析,其內部氧、硅含量較高,球化過程中有些上浮不及時的夾雜物將直接影響最后石墨形成。同時,夾雜物也會阻礙鐵液流動與補縮效果,致使縮松、縮孔缺陷出現(xiàn)。因此,現(xiàn)有鑄造工藝存在問題,需對其進行優(yōu)化。3鑄造工藝數值模擬針對鑄造工藝方案,通過建立有限元模型后,使用數值模擬軟件ProCAST對鑄造工藝進行模擬w,通過ProCAST軟件對初始工藝生產鑄件的縮松縮孔模擬結果如圖3。從模擬結果(圖3)分析,該工藝設計中鑄件壁與筋板的交接處出現(xiàn)了比較嚴重的縮松缺陷,模擬結果也驗證了實際生產中出現(xiàn)的問題。根據分析,球墨鑄鐵件依靠自身石墨化膨脹抵消液態(tài)與凝固收縮效果甚微。當鑄件龐大、結構復雜時,澆注溫度受到鑄件長度的影響會出現(xiàn)較大的梯度,同時凝固無法實現(xiàn),由此內澆道與冒口的補縮作用尤為重要。4工藝優(yōu)化方案及結果4.1工藝優(yōu)化(1) 冒口優(yōu)化原設計中冒口采用明鴨嘴冷冒口的設計形式,為提高冒口頸的冷卻效果,冒口頸鑄件下部放置了大量冷鐵,從實際效果看,這種方式雖阻止了冒口的先行凝固,但也使冒口失去了補縮作用。由此優(yōu)化設計中還是首先考慮冒口的補縮作用,將冒口改為圓形暗冒口,頂部設計為半球形,并增大冒口模數,加大冒口高度與冒口頸尺寸,保證冒口頸晚于鑄件凝固,形成從下至上的補縮梯度,提高冒口補縮效果,改進后效果如圖4所示。針對優(yōu)化后的方案使用ProCAST軟件安裝同樣參數設置進行縮松縮孔缺陷模擬,由模擬結果分析,縮松缺陷依然存在,改進效果不夠理想。進—步分析,其原因為冒口頸下部冷鐵數量較多,過早切斷補縮通道所致,因此對冷鐵布置做進一步優(yōu)化。(2)冷鐵布置優(yōu)化原設計中根據實際生產經驗,將冷鐵主要布置在厚重位置,在冒口頸、內澆道上部冷鐵數量較多,根據分析,冒口頸位置的冷鐵導致冒口頸快速凝固致使補縮通道被過早阻斷,導致了鑄件補縮效果不佳。因此采用了適當減少原設計中冒口頸部位冷鐵的數目,并將冷鐵位置適當向下調整的方式進行優(yōu)化,冷鐵優(yōu)化方式如圖5所示。海天精工 備注:為保證文章的完整度,本文核心內容都PDF格式顯示,如未有顯示請刷新或轉換瀏覽器嘗試,手機瀏覽可能無法正常使用!結束語:針對大型滑枕的鑄造結構較為復雜,鑄造難度大的問題,以滑枕為研究對象,研究其鑄造工藝,并根據實際生產中縮松、縮孔缺陷比例較多的問題,通過ProCAST模擬軟件對鑄造工藝中可能出現(xiàn)的缺陷進行分析,并提出了優(yōu)化措施,經過數值模擬及生產驗證,方案優(yōu)化后很好的解決了大型球墨鑄海天精工是一家集銷售、應用及服務于一體的公司。產品包括:CNC加工中心、鉆攻中心、龍門加工中心、雕銑機、石墨機、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機床的生產工廠設在廣東省寧波市,目前其生產的加工中心70%出口,其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務!聲明:本站文章均來自網絡,所有內容不代表本站觀點,本站不承擔任何法律責任!

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