刮板机联轴器铸造工艺的数值模拟
发布时间：2020-11-02 08:00
梅花弹性联轴器是刮板输送机的一种动力传递装置,一端连接电机,另一端连接减速机。利用计算机模拟软件V-Cast对联轴器的凝固过程进行了数值模拟,利用模拟软件添加了保温冒口、保温材料、冷铁和浇注系统。模拟结果表明,产品质量得到了保证。
【部分图文】：
lumelasticcouplingisthescraperconveyorpowertransferdevice,whoseendconnectstothemotorandtheotherendconnectsthereducer.ThecomputersimulationsoftwareV-Castwascarriedonthenumericalsimulationofcouplingsolidificationprocess.Theinsulatingriser,insulatingmaterials,chillironandgatingsystemweredesignedwiththesimulationsoftware.Thesimulationresultsshowthatthequalityofthecastingisensured.Keywords：coupling;numericalsimulation;foundrytechnique联轴器也叫梅花弹性联轴器，是刮板机上传递动力的零件；如图1所示，其一端形状类似梅花，中部是一个带孔的圆盘，另一端是空心的圆柱。一般情况下，一台刮板机上有两件联轴器，一件安装在电动机上，另一件安装在减速机上，两件联轴器的梅花部位对接，加上弹性块相互配合，就完成了动力从电动机到减速机的输出。联轴器的材质是低合金钢ZG30SiMn；联轴器不能有缩孔、气孔、砂眼、缩松等质量缺陷。本文利用计算机数值模拟技术，运用铸造模拟软件V-Cast，模拟联轴器的凝固过程，预测缺陷位置，通过添加保温冒口、冷铁以及浇注系统，获得了合理的铸造工艺。1联轴器的轮廓尺寸及铸造参数设定SGZ730/320刮板输送机安装的联轴器，内孔直径100mm，总长260mm，质量103kg。根据联轴器的形状结构，分型面放在如图2所示最大平面上，有利于造型。利用Pro/E绘制联轴器的三维立体图，导入V-Cast软件，设置相关铸造参数：网格剖分数目50万，浇注温度1580℃，热导率为35W/（m·K），平均壁厚选择25mm，收缩率为6.9%，初始温度25℃，砂型重力铸造[1-2]。图1联轴器的实体模型Fig.1Solidmassmodelofcoupling收稿日期:2015-11-11基金项目:河南省质监局科技计划项目(2015zj07)作者简
口中的液体不能向下对热节部位提供有效补缩，该部位的缺陷不能消除，说明工艺需要进一步改进。4带浇注系统的工件凝固过程联轴器产生质量缺陷最主要的原因是补缩通道在热节部位之前凝固，冒口中的液体不能对最后凝固区域进行补缩。考虑从三个方面对此问题进行改进：①在联轴器的准200mm×140mm圆柱部位加上20mm厚的保温材料，以延长此处的凝固时间；②在梅花连接齿的中心部位加上准130mm×30mm圆盘状冷铁，以加快该热节部位的冷却速度，缩短其凝固时间；③把冒口的高度由200mm增加到250mm，以延长冒口的补缩距离。图2联轴器的分型面示意图Fig.2Partingsurfaceschematicmapofcoupling22651705116758931(a)t=300s(b)t=1000s(c)t=1500s(d)t=2000s图4带帽口工件的凝固过程数值模拟结果Fig.4Thenumericalsimulationresultsofthesolidificationprocesswithrisers1521114877440026(a)t=200s(b)t=400s(c)t=800s(d)t=1400s图3凝固过程的数值模拟结果Fig.3Thenumericalsimulationresultsofthesolidificationprocesst/st/s96
HotWorkingTechnology2016,Vol.45,No.152联轴器的凝固过程模拟结果图3是联轴器凝固过程的数值模拟结果，透明区域表示固态，深色区域表示液态或半液态。t=200s时，联轴器下部的梅花连接齿首先开始凝固；t=400s时，梅花连接齿已经凝固；t=800s时，圆盘部位由外向内凝固，液体区域保持环状连通，逐渐向中心退缩；从t=1400s时的凝固图可看出，中心部位的液体最后凝固，是热节部位。由于该部位最后凝固，因此缩松缩孔会分布在其上面的整个空心圆柱上，这就要求设计的冒口具有足够的补缩距离。3加上冒口的工件凝固过程数值模拟考虑到冒口需要向下补缩较长的距离，在联轴器的圆柱上添加尺寸为准160mm×200mm的保温冒口，保温套厚20mm，再次绘制三维图形，导入V-Cast软件进行数值模拟[3]，图4是数值模拟结果。t=300s时，联轴器的梅花连接齿部位已经凝固；t=1000s时，液体区域逐渐缩小，冒口颈处和圆柱与圆盘交界处的温度最高；t=1500s时，在联轴器圆柱上的某一部位，由于温度较低而首先凝固，把液体熔池分成上下两部分；t=2000s时，被分割开来的两部分液体熔池各自独立凝固，冒口的补缩通道被关闭，冒口中的液体不能向下对热节部位提供有效补缩，该部位的缺陷不能消除，说明工艺需要进一步改进。4带浇注系统的工件凝固过程联轴器产生质量缺陷最主要的原因是补缩通道在热节部位之前凝固，冒口中的液体不能对最后凝固区域进行补缩。考虑从三个方面对此问题进行改进：①在联轴器的准200mm×140mm圆柱部位加上20mm厚的保温材料，以延长此处的凝固时间；②在梅花连接齿的中心部位加上准130mm×30mm圆盘状冷铁，以加快该热节部位的冷却速度，缩短其凝固时间；③把冒口的高度由200mm增加到250mm，以延长冒口的补缩距离。图2联轴器?
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本文编号：2866786
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口中的液体不能向下对热节部位提供有效补缩，该部位的缺陷不能消除，说明工艺需要进一步改进。4带浇注系统的工件凝固过程联轴器产生质量缺陷最主要的原因是补缩通道在热节部位之前凝固，冒口中的液体不能对最后凝固区域进行补缩。考虑从三个方面对此问题进行改进：①在联轴器的准200mm×140mm圆柱部位加上20mm厚的保温材料，以延长此处的凝固时间；②在梅花连接齿的中心部位加上准130mm×30mm圆盘状冷铁，以加快该热节部位的冷却速度，缩短其凝固时间；③把冒口的高度由200mm增加到250mm，以延长冒口的补缩距离。图2联轴器的分型面示意图Fig.2Partingsurfaceschematicmapofcoupling22651705116758931(a)t=300s(b)t=1000s(c)t=1500s(d)t=2000s图4带帽口工件的凝固过程数值模拟结果Fig.4Thenumericalsimulationresultsofthesolidificationprocesswithrisers1521114877440026(a)t=200s(b)t=400s(c)t=800s(d)t=1400s图3凝固过程的数值模拟结果Fig.3Thenumericalsimulationresultsofthesolidificationprocesst/st/s96
HotWorkingTechnology2016,Vol.45,No.152联轴器的凝固过程模拟结果图3是联轴器凝固过程的数值模拟结果，透明区域表示固态，深色区域表示液态或半液态。t=200s时，联轴器下部的梅花连接齿首先开始凝固；t=400s时，梅花连接齿已经凝固；t=800s时，圆盘部位由外向内凝固，液体区域保持环状连通，逐渐向中心退缩；从t=1400s时的凝固图可看出，中心部位的液体最后凝固，是热节部位。由于该部位最后凝固，因此缩松缩孔会分布在其上面的整个空心圆柱上，这就要求设计的冒口具有足够的补缩距离。3加上冒口的工件凝固过程数值模拟考虑到冒口需要向下补缩较长的距离，在联轴器的圆柱上添加尺寸为准160mm×200mm的保温冒口，保温套厚20mm，再次绘制三维图形，导入V-Cast软件进行数值模拟[3]，图4是数值模拟结果。t=300s时，联轴器的梅花连接齿部位已经凝固；t=1000s时，液体区域逐渐缩小，冒口颈处和圆柱与圆盘交界处的温度最高；t=1500s时，在联轴器圆柱上的某一部位，由于温度较低而首先凝固，把液体熔池分成上下两部分；t=2000s时，被分割开来的两部分液体熔池各自独立凝固，冒口的补缩通道被关闭，冒口中的液体不能向下对热节部位提供有效补缩，该部位的缺陷不能消除，说明工艺需要进一步改进。4带浇注系统的工件凝固过程联轴器产生质量缺陷最主要的原因是补缩通道在热节部位之前凝固，冒口中的液体不能对最后凝固区域进行补缩。考虑从三个方面对此问题进行改进：①在联轴器的准200mm×140mm圆柱部位加上20mm厚的保温材料，以延长此处的凝固时间；②在梅花连接齿的中心部位加上准130mm×30mm圆盘状冷铁，以加快该热节部位的冷却速度，缩短其凝固时间；③把冒口的高度由200mm增加到250mm，以延长冒口的补缩距离。图2联轴器?
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