Исследование процессов формирования крупногабаритных тонкостенных стальных отливок компьютерными методами
| Вид материала | Исследование |
- «Машины и технология обработки металлов давлением», 10.97kb.
- Разработка программного обеспечения для компьютерного моделирования процессов формирования, 21.99kb.
- Программа конференции 11 февраля 2011 г. Нижний Тагил, 113.96kb.
- Методика современного проектирования православных храмов и воссоздания утраченных построек., 741.74kb.
- Исследование переходных процессов в замкнутых нелинейных системах управления 111, 347.96kb.
- «производство отливок из сплавов цветных металлов», 38.25kb.
- Батышев Константин Александрович исследование, 709.6kb.
- Разработка и освоение противопригарных покрытий литейных форм на основе отходов гальванического, 830.31kb.
- Исследование температурных напряжений и деформациЙ в чугунных кокилях для изготовления, 94.72kb.
- Ческими методами, применяемыми при анализе экономических процессов, их взаимосвязей,, 142.16kb.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ФОРМИРОВАНИЯ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ТОНКОСТЕННЫХ СТАЛЬНЫХ ОТЛИВОК КОМПЬЮТЕРНЫМИ МЕТОДАМИ
Мартыненко С.В.1, Огородникова О.М.2, Байков Х.Х.1
1Нижний Тагил, Россия; 2Екатеринбург, Россия
Наиболее нагруженными и ответственными деталями вагона являются литые детали грузовой тележки. Литые заготовки обсуждаемых деталей изготавливаются из стали различными методами гравитационного литья; их вес достигает несколько сотен килограммов, толщина стенок составляет 15-20 мм при габаритных размерах более 2 метров. Такие отливки классифицируются как крупногабаритные тонкостенные стальные отливки; их качество оказывается важным условием обеспечения долговечности и надежности работы вагонных деталей в нагруженных состояниях.
Уралвагонзавод поддерживает сквозные технологии проектирования и подготовки производства, которые предполагают объемное конструирование литых деталей и компьютерное моделирование литейных технологий. Следует отметить, что сложная геометрическая форма крупногабаритных тонкостенных деталей предопределяет ряд проблем, которые приходится преодолевать технологам. Важным этапом работы технологов является компьютерная разработка оптимальной технологии, исключающей образование литейных дефектов. В связи с этим, представляет интерес исследование процессов формирования крупногабаритных тонкостенных стальных отливок, верификация компьютерных расчетов и разработка методик, позволяющих адаптировать системы компьютерного моделирования для конкретных условий производства.
Прогнозирование литейных дефектов базируется на расчетах температурных полей. Основываясь на этих расчетах, в первую очередь, проектируется литниково-питающая система, обеспечивающая направленную кристаллизацию отливки и отсутствие усадочных дефектов в критических областях. Точность прогнозов зависит полностью от моделей поведения материалов, заложенных в расчет. Важно правильно задать теплофизические характеристики стали и материалов формы (а также стержней, холодильников) во всем исследуемом температурном интервале. Результат зависит также от зазоров, покрытий, способности металла растворять газы и выделять их при затвердевании.
После получения неверных прогнозов по усадочным дефектам в американской программе SolidCast (расчеты были выполнены зарубежными партнерами при поставке оборудования) на заводе проведены верификационные работы для настройки российской программы LVMflow. Проведенная корректировка позволяет достаточно точно выявлять усадку в стальных отливках средствами LVMflow.
Большой интерес представляет возможность прогнозировать компьютерными методами появление горячих трещин в отливках. К сожалению, на текущий момент отсутствует многофакторная математическая модель всех процессов, обусловливающих формирование и развитие трещин в отливках. Многофакторность и отсутствие полного математического описания процессов является причиной ненадежной работы программных модулей, призванных маркировать трещины в остывающих отливках. В данной работе выявлены наиболее существенные факторы для стальных отливок и используемых технологий литья, варьированием которых можно исключить появление трещин.
Итоги. Разработана и внедрена на ОАО «НПК Уралвагонзавод» технология изготовления детали «Рама боковая», которая позволила снизить уровень брака по горячим трещинам с 35 % до 5 %. Разработанная и апробированная методика компьютерного прогнозирования литейных дефектов в крупногабаритных тонкостенных стальных отливках успешно используется в КБ литейной оснастки ОАО «НПК Уралвагонзавод» и позволяет получать расчетные результаты с достоверностью не менее 90 %.