В данном примере представлены результаты моделирования процесса литья отливки «Корпус», изготавливаемой из нержавеющей стали 09Х16Н4БЛ методом литья по выплавляемым моделям. Моделирование проводилось с целью проверки эффективности предложенной литниково-питающей системы, выявления возможных дефектов усадочного происхождения, а также предоставления рекомендаций по оптимизации технологии.
В программном решении ProCAST была построена конечно-элементная сетка для отливки, керамической электрокорундовой оболочки и песчаной формы, в которую формуются оболочки перед прокалкой и заливкой. В одну опоку формуются две оболочки, в задаче рассматривалась только половина формы в осесимметричной постановке. Такой подход с одной стороны позволит сократить время моделирования, а с другой – учесть дополнительный подогрев отливок при их взаимном влиянии друг на друга.
затвердевающих изолированно
Для получения более точного распределения температурного поля в форме перед началом заливки, был проведен предварительный тепловой расчет охлаждения опоки с оболочкой на воздухе после операции прокалки. Позже полученные результаты передавались в качестве начальных условий для основного моделирования заполнения формы и кристаллизации сплава.
Заполнение формы проходит за 6 секунд, полость формы заполняется плавно, без всплесков металла и захвата воздуха. В следствии высокой температуры формы, металл не успевает охладиться до критического значения, при котором возможно появление недоливов или неспаев в отливке. Критерий недолива формы отображает незначительную вероятность появления данных дефектов в тонких сечениях – стяжках отливки, которые не являются конструктивной частью изделия.
Оценка эвакуации воздуха из формы показывает отсутствие захвата воздуха в полости отливки, что предотвращает появления дефектов газовой пористости в будущей отливке. Однако можно проследить скопление воздушных пузырей в полке корпуса, что может привести к неполному заполнению металлом данной зоны, если не будет предусмотрена установка выпоров для выхода воздуха.
дефектов в отливке
Анализ кристаллизации сплава в форме после заполнения показывает образование двух тепловых узлов в нижней части отливки, которые затвердевают изолированно от основной массы металла и приведут к появлению усадочных дефектов в этом месте.
В результате в отливке концентрируется крупная усадочная раковина в месте ранее выявленного теплового узла, а также усадочные рыхлоты в зоне подвода металла и в полке отливки. Формирование крупных усадочных дефектов в отливке в первую очередь связано с геометрией изделия. Для создания направленного затвердевания металла и устранения данного дефекта, можно использовать внешнее утепление оболочки минеральной ватой под прибылью, что позволит снизить скорость остывания металла в этой зоне и повысит эффективность работы прибыли.
дефектов в отливке
Сравнение натурного эксперимента с результатами моделирования показало, что в отливке концентрируется крупная усадочная раковина в месте ранее выявленного теплового узла, а также усадочные рыхлоты в зоне подвода металла и в полке отливки. При этом формирование крупных усадочных дефектов в отливке в первую очередь связано с геометрией изделия. Для создания направленного затвердевания металла и устранения данного дефекта, было принято решение использовать внешнее утепление оболочки минеральной ватой под прибылью, что позволило снизить скорость остывания металла в этой зоне и повысило эффективность работы прибыли.
