基于数值模拟的大型发电飞轮铸造工艺优化.pdf

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1、2016年第4期铸造设备与工艺22016016年第年48期月FOUNDRYEQUIPMENTANDTECHNOLOGY铸造设备与工艺Aug.2016№4·铸造工艺·doi：10.16666/j.cnki.issn1004-6178.2016.04.005基于数值模拟的大型发电飞轮铸造工艺优化于建忠，毕海香，杨恒远，李永刚，刘继波（潍柴重机股份有限公司，山东潍坊261108）摘要：利用MAGMA铸造模拟软件对发电飞轮的流场、温度场以及凝固过程等进行了分析。预测了缺陷分布及其严重程度，根据模拟结果提出了工艺优化措施，为实际生产提供了参考。关键词：球

2、墨铸铁；铸造工艺优化；数值模拟；MAGMA中图分类号：TG255，TP319文献标识码：A文章编号：1674-6694（2016）04-0013-03CastingProcessOptimizationofLargeFlywheelforPowerGenerationEquipmentBasedonNumericalSimulationAnalysisYUJian-zhong，BIHai-xiang，YANGHeng-yuan，LIYong-gang，LIUJi-bo（WeichaiHeavyMachineryCO.，LTD.，WeifangS

3、handong261001，China）Abstract：MakinguseoftheMAGMAcastingsimulationsoftware，theflowfield，temperaturefieldandthesolidificationprocessoftheflywheelforPowerGeneratingEquipmentareanalyzedinthispaper.Thelocationandthecauseofthedefects，aswellasdegreeofthedefectswereforecasted.Proces

4、soptimizationmeasuresweresuggestedaccordingtothesimulatingresults，whichprovidedreferenceforpracticalproduction.Keywords：nodularcastiron，castingprocessoptimization，numericalsimulation，MAGMA飞轮是柴油机关键零部件之一，对其材料、质300量等要求较高。尤其与曲轴联接的受力部位，要求内部组织致密，不能有任何铸造缺陷，也不允许焊补。加工完成后必须经过超声波和磁粉检测。

5、本文096运用MAGMA铸造模拟软件，通过分析砂型铸造铸1100件的流场、温度场、以及凝固等过程，预测了铸件缺φ陷分布及其严重程度，为实际生产验证提供了参考。铸件材质为QT400-15，外轮廓尺寸1690mm×300mm，最小壁厚100mm，毛坯重3.7t.飞轮简图如图1飞轮铸件简图图1所示。传统的铸造工艺验证是建立在不断持续改进该飞轮属于大型厚断面球墨铸铁，而且壁厚相的基础上，验证周期长，生产成本高，铸件质量难以差悬殊，极易在最后凝固的区域产生缩松。原工艺控制。近年来计算机数值模拟技术在铸造行业，尤方案中采用了底部冷铁+顶部冒口工艺，原工艺见

6、其是在铸件工艺开发阶段的应用，能预测铸件缺陷图2.的形成过程，为后续的实际生产验证提供了有力的根据相关公式以及经验修正，最后确定直浇道理论依据，从而可以缩短试制周期。φ90mm，高梯形截面的环形横浇道，16道扁梯形截1原铸造工艺及模拟分析面的内浇道分散引入。ΣF直：ΣF横：ΣF内：=1：1.6：1.2，采用半封闭式浇注系统保证铁水平稳而快速充1.1铸造工艺设计型。上型大平面采用6个保温冒口。下型大平面采收稿日期：2016-04-29用3圈外冷铁均布。作者简介：于建忠（1982-），男，大学本科，助理工程师，主要从事铸铁件铸造工艺开发。·13·Ａ

7、ug.2016№4铸造设备与工艺2016年第4期缩松率为75.6%8只出气棒6只保温1#冷铁5块冒口均布直浇道2#冷铁6块5#冷铁30块缩松率为71.6%3#冷铁20块4#冷铁24块图2原始工艺简图图5原工艺缩松判据1.2原始铸造工艺模拟分析陷。尤其使用传统的大冒口补缩铸件时，冒口根部[2]在Pro/E中将铸件、浇注系统、冒口、砂芯和铸组织恶化，而且经常伴随着缩松、缩孔等缺陷。型等进行装配，并分别以同一坐标系导出，以.STL2工艺方案优化及模拟分析格式导入MAGMA软件中进行实体网格划分，网格数为1000万。具体参数如下：铸件材质为原工艺中设置

8、冒口的大平面为非加工面，如果QT400-15，碱性树脂自硬砂造型、制芯，砂型和冷冒口颈清理不当，将影响铸件外观质量。所以结合铁初始温度为25℃，拔塞式