CC BY
102
УДК 621.74
ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОГО ВАРИАНТА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОТЛИВКИ «ВТУЛКА КОНИЧЕСКАЯ» ДЛЯ ЧАСТНОГО ЛИТЕЙНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ В УСЛОВИЯХ ЕДИНИЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА ПОСРЕДСТВОМ СКМ LVM FLOW
Т.И. Сушко, Р.О. Новиков, Т.В. Пашнева, И.Г. Руднева
В данной статье проводился сравнительный анализ получения отливки литьём в кокиль и литьём в песчаноглинистые формы
Ключевые слова: отливка, литье в кокиль, литейное предприятие, компьютерное моделирование
На сегодняшний день промышленная отрасль машиностроения и, в частности, литейные предприятия претерпевают упадок и снижение производительности. Это связано со снижением спроса на изготавливаемую продукцию, высокой стоимостью сырья и материалов для изготовления продукции, повышением цен на энергию и многие другие факторы.
Чтобы избежать упадка производства необходимо понижать себестоимость продукции, снижать материальные и временные затраты на разработку технологических процессов по изготовлению продукции, как можно быстрее вводить оптимальные технологии и конструкторские разработки в производство. Для этих целей, в помощь инженерам-технологам разработаны и усовершенствуются различные CAD - программы, позволяющие значительно ускорить процессы разработки технологии и документации.
Для литейных предприятий большую ценность представляют такие программы, которые позволяют промоделировать процесс изготовления отливок не прибегая к реальным экспериментам и опытам, требующим высоких затрат как материального так и временного характера. К таким программам относятся: Magmasoft, Procast, Poligon, LVMFlow и другие. Для моделирования процессов
затвердевания нами использовалась СКМ LVMFlow.
Предприятие, предоставившее данные для исследования - ООО «Автолитмаш». Оно основано в 1999 году на базе корпусов производственного объединения Воронежпресс. Сегодня это современный машиностроительный завод,
производящий запасные части промышленного оборудования методом центробежного литья, литья в кокиль и землю, преимущественно из сплавов бронзы, латуней, чугуна с последующей механической обработкой. В 2010 году предприятие получило заказ на изготовление отливок «втулка коническая» в количестве 5 штук. 3-d модель отливки «Втулка» представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Отливка «Втулка коническая»
Коническая втулка является одной из основных деталей конусных дробилок модели КСД 1750, предназначенных для дробления рудных и нерудных полезных ископаемых и аналогичных им материалов (кроме пластических) с временным сопротивлением до 4%.
Рис. 2. Устройство конусной дробилки
Сушко Татьяна Ивановна - ВГТУ, канд. техн. наук, доцент, тел. (4732) 46-59-36 Новиков Роман Олегович - ВГТУ, студент, тел. (4732) 23-49-25
Пашнева Татьяна Владимировна - ВГТУ, канд. физ.-мат. наук, доцент, тел. (4732) 23-15-21 Руднева Ирина Геннадьевна - ВАИУ, канд. физ.-мат. наук, доцент, тел. (4732) 71-97-47
Заданным сплавом для изготовления детали стала оловянистая бронза марки БрО5Ц5С5 по ГОСТ 613-79. В связи с высокой склонностью свинца, входящего в состав сплава, к ликвации, а также из-за того, что деталь имеет конусность 1:12,7 применение способа центробежного литья затруднено и было принято решение изготовления
её кокильным литьём в кольцевой стопочный кокиль с применением дождевого подвода металла, как показано на рисунке 3.
Рис. 3. Отливка «Втулка коническая». 1 - Чаша из ПСС; 2 - Воздух; 3 - Кокиль; 4 - Отливка; 5 - Стержень из ПСС
Также были рассмотрены другие варианты изготовления данной отливки. Эти варианты рассматривались из возможностей предприятия и экономической целесообразности. Среди этих вариантов литьё в кокиль с применением дождевого подвода металла, но учитывая принцип направленного затвердевания (рисунок 4), а также 4 варианта литья в песчано - глинистые формы с различными типами литниково - питающих систем: с боковым подводом, с нижним подводом, с верхним подводом через стояк и с верхним дождевым подводом металла, представленные на рисунке 5 а - г соответственно.
Чаша из ПСС И Отлийка с /ПС Стержень из ПСС
Рис. 4. Литьё в кокиль с дождевым подводом металла
в) г)
Рис.5. Литьё в песчано - глинистые формы: а) - с боковым подводом металла; б) - с нижним подводом металла; в) - с верхним подводом металла; г) -с дождевым подводом металла
При моделировании базового варианта отливка получилась дефектной с большим количеством усадочных раковин и пористости (рисунок 6а).
а) б)
Рис. 6. Литьё в кокиль
Для варианта литья в кокиль с дождевой системой подвода металла, изображённого на рисунке 4 получили значительно меньшие значения усадочных раковин и пористости, что можно увидеть на рисунке 6б.
Вариант литья в ПГФ с верхним подводом металла также показал значительно лучшие результаты по сравнению с базовым, что видно на рисунке 7.
Рис. 7. Вариант литья в ПГФ с верхним подводом
Также мы проанализировали несколько вариантов заливки для нахождения оптимального температурного режима. Для этого мы изменяли температуру заливки сплава (взяли температуры заливки 1150, 1180 и 1200 °С) и температуру нагрева кокиля (250, 300, 350 °С).
Проанализировав вариант литья в кокиль, как показано выше на рисунке 4 были установлены оптимальные параметры температур,
способствующие получению отливки с наименьшими дефектами (рисунок 8).
Рис. 8. Термические диаграммы при литье в кокиль
Для данного случая оптимальным режимом плавки будет с температурой заливки 1150 °С и подогревом кокиля до температуры 250 °С. Это позволит снизить усадку в более массивной части
отливки и снизит расходы её изготовление в результате уменьшения затрат энергии на перегрев расплава и снижения затрат газа на нагрев кокиля, а также позволит увеличить рабочий ресурс кокиля, что имеет большое значение для предприятия как с экономической, так и технологической точки зрения.
В результате компьютерного моделированимы можем сделать следующие выводы:
1) Путём компьютерного моделирования с помощью программы LVMFlow мы оценили базовую технологию изготовления отливки «Втулка коническая» и сделали заключение, что технологию необходимо изменить ввиду выявления наибольшего количества дефектов усадочного характера, а также несоблюдения принципа направленного затвердевания.
2) Разработанные варианты изготовления отливки «Втулка коническая» показали гораздо более качественные результаты по сравнению с базовым вариантом.
3) Посредством моделирования в СКМ ЛП LVMFlow мы проанализировали вариант без значительного изменения технологии, который позволит получить практически бездефектную отливку - литьё в кокиль с дождевым подводом металла, как показано на рисунке 4 и предложили оптимальные температуры заливки сплава и нагрева кокиля.
4) Показали возможности компьютерного моделирования как метода поиска оптимальной технологии получения бронзовой отливки «Втулка коническая»
При обеспечении соблюдения технологии и поддерживанию вышеуказанных параметров возможно получение отливки с минимальным количеством дефектов, а следовательно и снижение затрат на производство этого изделия.
Литература
1. Воронков Б.Г. Выбор оптимальной системы моделирования литейных процессов / Воронков Б.Г., Турищев В.В // М: - САБтаз1ег. - 2005. № 2. - с. 21-25.
2. Чичко А.Н. Алгоритмы оптимизации кокильной оснастки для САПР литейных процессов / Чичко А.Н., Матюшинец Т.В. // М: - Литейное производство. - 2007. № 6. - с. 33 - 36
Воронежский государственный технический университет Военный авиационный инженерный университет, г. Воронеж
THE CHOISE OF THE OPTIMAL VARIANT OF THE BUILDING TECHNOLOGY OF THE CASTING «THE TAPERED BUSH» FOR THE PRIVATE FOUNDRY MANUFACTURE BY THE COMPUTER
MODELING SYSTEM LVM FLOW T.I. Sushko, R.O. Novikov, T.V. Pashneva, I.G. Rudneva
An analysis of the casting obtaining by chill casting and sand-clay forms was provided
Key words: casting, chill casting, foundry fabric, computer modeling
