Виртуальный инжиниринг

Моделирование отливки «Шкив» для АО «Омутнинский металлургический завод»

В данном примере проводилось моделирование отливки «Шкив» из чугуна, получаемой литьем в песчано-глинистые формы. В ходе моделирования было рассмотрено две различные технологии изготовления отливки: с алюминиевыми холодильниками и без холодильников. В форме расположена одна отливка. Заливка выполняется через дождевую литниковую системы с приемной чашей.

Основными задачами моделирования являлось проведение расчетов заполнения формы расплавом и кристаллизации отливки с распределением усадочных дефектов.

Для выполнения расчетов использовалась конечно-элементная модель построенная в сеточном построителе VisualMESH. Общее количество элементов в сетке составляет 1,48 млн элементов. 

Конечно-элементная модель отливки с литниковой системой и холодильниками

В программном комплексе ProCAST проводился совместный расчет гидродинамики и тепловой задачи для выявления характера заполнения и образования усадочных дефектов в отливке.

При заполнении формы расплавом можно отметить, что металл заполняет полость формы достаточно плавно.

Заполнение формы расплавом с распределением температур

Скорость течения расплава, близкая к критической, наблюдается в питателях. Это может привести к размыву формы в этих местах.

Скорость потока и вектора течения металла при заполнении формы

Критериальный параметр размыва формы отображает высокую вероятность эрозии формы в зоне питателей, как и было отмечено ранее.

Критерий размыва формы

В ходе кристаллизации отливки образуются несколько тепловых узлов, который затвердевают позднее соседних областей. Девять тепловых узлов по ободу шкива (в мести соединения обода со спичами и в бобышках) и один в ступице.

Кристаллизация металла в форме (без холодильников)

Кристаллизация металла в форме (с холодильниками)

Ниже представлены результаты распределения усадочных дефектов в отливке в процессе кристаллизации при заливке формы без холодильников и с алюминиевыми холодильниками.

Распределение усадочных дефектов в объеме отливки

 

Распределение усадочных дефектов по сечению отливки

 

Как видно из выше приведенных рисунков, часть усадочных дефектов компенсируется предусадочным расширением сплава.

Технология изготовления отливки «Шкив» с использованием алюминиевых холодильников позволяет минимизировать усадочные дефекты за счет ускоренного отвода тепла в местах соединения спицы с ободом.