铸造CAE技术在过滤网设计过程中的应用.pdf

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1、生产技术ProductionTechniques铸造CAE技术在过滤网设计过程中的应用宋亮，苏少静，王洪涛（共享装备股份有限公司，宁夏银川750021）摘要：运用MAGMA软件对过滤网进行仿真模拟，快速指导、优化过滤网设计，提高产品成功率，充分发挥过滤网的过滤作用，降低产品综合成本，提高企业竞争力。关键词：铸造CAE；过滤网设计；铸造缺陷中图分类号：TG244；文献标识码：A；文章编号:1006-9658（2017）04-0048-04DOI：10.3969/j.issn.1006-9658.2017.04.0

2、140引言中工作，过滤网形状结构、材料性质、最高工作温度过滤网在高温、高压和高冲击的环境中工作，和过滤能力是评价过滤网的主要指标。一般设计因此对其品质要求较高，一般设计多依靠经验，设多依靠经验，设计不当将使过滤网破碎导致铸件报计不当将使过滤网破碎导致铸件报废，设计保守将废，设计保守将导致成品生产成本升高。导致产品生产成本升高。近年随着计算机软件的2.1过滤网的过滤机制飞速发展，铸造模拟CAE技术已经广泛的应用于过滤网过滤机理一般有三种，分别是筛选过实际生产，大大减少了设计的盲目性，节省了巨额滤、滤饼作用和吸附、

3、深层过滤，如图1所示。[1]的设计费用，也大大缩短了设计周期。(1)筛选过滤：大颗粒的杂质和薄膜式的夹杂物本文利用MAGMA模拟软件对铸造过程过滤在过滤网片上被捕集；网设计进行仿真模拟，提高铸造过滤网设计的科学(2)滤饼作用：金属液中比过滤网片孔径大的颗性和可靠性。粒聚集在过滤片的表面，形成一个滤饼，滤饼切刀有效的过滤媒体作用，比过滤网片孔径小的杂质颗1CAE技术介绍粒被阻止在这个滤饼上，达到良好的过滤作用；(3)吸附、深层过滤：小颗粒杂质、细小夹杂质和运用流体力学、热力学和有限元等数值分析理[2]显微杂质在越

4、过初步的过滤层之后就进入过滤网论，对铸造过程的充型、凝固、冷却、应力分布等进行整体的仿真分析，使铸造过程变得形象化、可视孔隙的表面上。化，铸造变成“睁眼浇注”，方便工艺技术的改进和提升，对铸造工艺中新方法、新工艺的提出和应用，有着不可或缺的作用，得到了极大的推广，为铸造[3]业带来了不可估量的效益。2过滤网介绍(a)筛选过滤机理(b）滤饼过滤机理铸造用过滤网在高温、高压和高冲击的环境（c）吸附、深层过滤机理收稿日期:2017-03-01稿件编号:1703-1682图1过滤网过滤机理示意图作者简介：宋亮（1986

5、—），男，工程师,现主要从事铸铁铸造技术和管理工作.2.2过滤网类型48中国铸造装备与技术4∕2017ProductionTechniques生产技术现在常用的有过滤网布、直孔过滤网、泡沫过刻是指从开始浇注到铁液开始进入对应过滤网的滤网、陶瓷过滤网、碳化硅过滤网、碳晶过滤网。过时间；最大进流速度是指在整个铁液通过相应过滤滤网能力是过滤网形状结构、材料性质和工作温度网过程中最大速度；流量是指通过相应过滤网的铁2的一个综合体现，一般过滤能力在2~8kg/cm，较常液质量。使用的是直孔或泡沫过滤网。直孔陶瓷过滤网具有

6、整流作用，是金属液体从“紊流”变为稳定的“层流”；泡沫陶瓷过滤网具有稳流作用，降低金属液流速，利于杂质物上浮除去等作用。部分常用过滤网如图2所示。(a)氧化锆过滤网;(b)碳晶过滤网;(c)直孔过滤网图2过滤网实物照片图3浇注系统及过滤网编码3CAE仿真软件在过滤网的设计中的应用由于，液体流向与静压力的影响，位于浇注系统不同位置的过滤网流过的铁液流量不同。一般设计过滤网均采用理论计算的方式，按照每片过滤网的许用过滤能力设计，会导致部分过滤网流量过大，易产生过滤网冲碎的风险；部分过滤网未能有效发挥作用，能力富余，

7、成本上升；使用CAE仿真软件对过滤网进行仿真模拟，可以提供工艺设计的[3]准确性。3.1浇注系统及过滤网设计公司某产品，铸件毛坯质量3150kg，浇注质量：图4MAGMA模拟结果3500kg。使用120×120×22（mm）碳晶过滤网，供2应商提供过滤网能力为6kg/cm，最大过滤速度为表1过滤网进流模拟结果222kg/s，过滤网有效过滤面积为100cm，即单个过过滤网进流时刻/s最大进流速度（/kg/s)流量/kg滤网最大过滤网能力600kg。理论计算需要6块1#5.4912.41423过滤网，每块过滤网平均

8、过滤量为567kg，满足过2#4.7513.82551滤网设计标准。但实际生产中，发生多次过滤网破3#4.2113.95570碎进入铸件的情况。4#4.2111.41548对浇注系统及过滤网设计进行研究，按照图5#4.1414.897233形式，从直浇道到横浇道末端依次对过滤网编码6#4.5713.855451#、2#、3#、4#、5#、6#。现使用MAGMA模拟软件对单片过滤网的过流