CC BY
30
УДК 669
А.Ю. Шурыгин
канд. техн. наук, доцент, кафедра «Технологии
машиностроения», Арзамасский политехнический институт (филиал) ФГБОУ ВПО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева»
Н.В. Печкорина
инженер, ОАО «Арзамасский приборостроительный
завод им. П.И. Пландина»
МОДЕЛИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ ЗАПОЛНЕНИЯ ФОРМЫ ОЧИЩЕННЫМ И НЕОЧИЩЕННЫМ СПЛАВОМ В ПРОГРАММНОМ ПРОДУКТЕ MAGMASOFT
Аннотация. В статье приведены результаты программного моделирования заполнения литейной формы очищенным и неочищенным сплавом, в частности расчет давления в форме в разные моменты времени, температурных полей и времени заполнения формы. Проведен анализ влияния очистки сплава на параметры процесса заполнения формы.
Ключевые слова: сплав, форма, моделирование, температурное поле, давление, время заполнения.
A.Y. Shurigin, Nizhni Novgorod State Technical University (Arzamas Branch)
N.V. Pechkorina, Arzamas Instrument Plant JSC
SIMULATION AND ANALYSIS OF REFINED AND UNREFINED ALLOY MOULD FILLING PROCESS IN
MAGMASOFT SOFTWARE
Abstract. The article presents the results of the software simulation of the mold filling of refined and unrefined alloys, in particular pressure at different points in time, temperature fields and filling time. It is shown the influence of the alloy refining on the parameters of the mould filling process.
Keywords: alloy, mould, simulation, temperature field, pressure, filling time.
Программный продукт MAGMASOFT предоставляет возможности для комплексной оптимизации литейных технологий еще до изготовления какой-либо формы. Применение MAGMASOFT позволяет:
- оптимизировать режимы заливки сплава и затвердевания отливки;
- выполнить температурный расчет пресс-форм;
- оптимизировать литниковую систему;
- прогнозировать микро и макроструктуру, твердость и механические свойства отливок;
- рассчитывать и минимизировать остаточные напряжения и деформации;
- моделировать режимы термообработки.
Продукт MAGMASOFT разработан по модульному принципу. Каждый модуль либо сам описывает какой-нибудь из литьевых процессов, либо расширяет возможности другого модуля. Стандартная конфигурация может быть дополнена модулями, которые предназначены для решения специальных задач. Внедрение любой системы в масштабах предприятия требует всестороннего анализа. Программные средства не могут существовать сами по себе. Они приобретаются для увеличения прибыли и снижения себестоимости производства на предприятии. С этой точки зрения, использование MAGMASOFT представляется весьма обоснованным. Применение этого продукта позволяет, в первую очередь:
- заметно уменьшить затраты времени на проектирование и техническую подготовку изделий;
- повысить качество отливок и, как следствие, готовых изделий;
- увеличить конкурентоспособность изделий;
- снизить общие затраты времени на производство изделий;
- понизить себестоимость отливок и готовых изделий;
- минимизировать отходы литейного производства, уменьшить материалоемкость;
- значительно уменьшить, а в некоторых случаях полностью исключить брак.
В работе представлены результаты моделирования процесса заполнения формы литейным сплавом, очищенным с применением фильтра и без очистки. Геометрия обоих отливок, полученных рафинированием литейного сплава и без рафинирования, в MAGMASOFT отличается только на величину фильтрующего слоя. Остальные параметры отливок абсолютно одинаковы.
Модуль MAGMASOFT при заполнении формы осуществляет расчет давления в форме в разные моменты времени, определяемые пользователем в диапазоне сохранения данных. На рисунках 1 и 2 представлены результаты расчета давления в форме при ее заполнении в разные моменты времени с применением фильтра и без него. Данный расчет помогает инженеру-технологу при разработке и кор-
ректировке технологического процесса в части расчета режимов заполнения формы. Давление можно регулировать за счет диаметра стояка. Недостаток давления приводит к образованию недоливов и пустот.
Основными критериями, используемыми при расчете заполнения формы инженером-технологом для разработки и корректировки технологического процесса изготовления отливки, являются:
- время заполнения формы - используется при нормировании операций технологического процесса (рис. 3);
- расчет температурных полей - применяется для определения температуры предварительного разогрева пресс-формы и температуры расплава, для того чтобы не допустить преждевременного охлаждения заливаемого расплава и тем самым избежать недоливов и других дефектов (рис. 4, 5).
Рисунок 1 - Распределение давления в отливке (26,8 секунды от начала заполнения формы)
а) без фильтра; б) с фильтром
Рисунок 2 - Распределение давления в отливке (40 секунд от начала заполнения формы)
а) без фильтра; б) с фильтром
Рисунок 3 - Время заполнения формы в отливке а) без фильтра; б) с фильтром
а) 6)
Рисунок 4 - Распределение температурных полей в отливке без фильтра
а) 24,8 секунды и б) 40 секунд от начала заполнения формы
а) 6)
Рисунок 5 - Распределение температурных полей в отливке с фильтром
а) 24,8 секунды и б) 40 секунд от начала заполнения формы
По результатам моделирования можно сделать следующие выводы:
1. Применение фильтров не оказывает существенного влияния на давление в форме, так как они, прежде всего, используются для очистки литейного сплава от примесей и включений.
2. Результаты расчета распределения температурных полей показывают, что применение зернистых фильтров оказывает незначительное влияние на изменение температуры в сторону ее уменьшения, вследствие добавления дополнительного элемента (фильтра). В данном случае падение температуры составляет приблизительно 10°С, что не оказывает существенного влияния на качество отливки.
