bl18t缸體鑄造模擬分析

1、bl18t缸體鑄造模擬分析本文應(yīng)用anycasting軟件對bl18t發(fā)動機(jī)氣缸體充型和凝固進(jìn)行模擬分析;對氣扎氧化夾雜分布進(jìn)行預(yù) 測模擬分析,通過模擬分析，初步了解anycasting軟件的應(yīng)川方法，學(xué)握模擬分析在鑄造工藝改進(jìn)方面的輔 助設(shè)計(jì)功能，為鑄件產(chǎn)品先期設(shè)計(jì)與改進(jìn)提供有效幫助.木文應(yīng)用any3sting軟件対bl18t發(fā)動機(jī)迪體充型和凝周進(jìn)行模擬分析;対氣孔、氧化夾雜分布進(jìn) 行預(yù)測模擬分析,通過模擬分析，初步了解anycasting軟件的應(yīng)用方法，掌握模擬分析在鑄造工藝改進(jìn) 方面的輔助設(shè)計(jì)功能,為鑄件產(chǎn)品先期設(shè)計(jì)與改進(jìn)提供有效幫助。bl18t缸體是我公司為沈陽華晨汽車配套的2.0l灰

2、鑄鐵氣缸體，通過攻關(guān)，目前合格率可達(dá)到90%以上， 內(nèi)部廢品主耍為氣孔、掉砂以及振壞缺陷；外部主要廢品為缸孔砂眼、打壓漏缺陷。通過anycasting軟 件對bl18t缸體進(jìn)行充型、凝固模擬分析，意圖查找缺陷產(chǎn)生的機(jī)理以及對缺陷產(chǎn)生的概率分析，制定相 關(guān)對策；對底注式、階梯式兩種澆注系統(tǒng)充熨及凝固模擬分析，對鑄件缺陷傾向影響分析，比較二者優(yōu)缺 點(diǎn)。同時(shí)，通過模擬分析，初步了解anycasting軟件的應(yīng)用方法，掌握模擬分析在鑄造工藝改進(jìn)方面的 輔助設(shè)計(jì)功能。為鑄件產(chǎn)品先期設(shè)計(jì)與改進(jìn)提供冇效幫助。三維裝配模型建立anycasting軟件是在鑄件三維造型基礎(chǔ)上，通過導(dǎo)入stl文件生成分析模塊來完成

3、模擬分析的。我們將 bl18t缸體的砂芯、澆注系統(tǒng)以及鑄件的三維造型紐合到一起形成裝配模型，再分別以stl文件導(dǎo)出。模擬分析軟件導(dǎo)iii stl文件以后，我們設(shè)定相關(guān)工藝參數(shù)及求解條件，劃分網(wǎng)格，本次模擬澆注溫度設(shè)為 1450c,澆注速度設(shè)為13m/s,液流直徑為40mm,網(wǎng)格劃分?jǐn)?shù)量為2000萬。通過木次模擬我們主要想了解模擬結(jié)果與實(shí)際鑄件缺陷的對應(yīng)情況，同時(shí)對比不同澆注系統(tǒng)對鑄件充型及 凝固的影響。如表所示是模擬分析的町選參數(shù)，木次模擬選擇階梯式和底注式兩種澆注系統(tǒng)進(jìn)行対比分析。低溫區(qū)低泯區(qū)低溫區(qū) 低溫區(qū)圖1 bl 18t缸體充型100%時(shí)溫度分布情況z "心 >>r

4、it»i42 4««>'：<i<v* <twk；4cexc"n44*5j£x.'，r»：，” *-：高壓區(qū)高壓區(qū)vi：r高壓區(qū) 高壓區(qū)圖2 bl18t缸體充型100%時(shí)空氣壓力分布情況”上4ii iu*m«i ivtfcf w高氧化區(qū)高氧化區(qū) 高氧化區(qū)圖3 bl18t缸體氧化夾雜傾向分布情況bl18t氣缸體充型、凝固模擬與實(shí)際缺陷對比1 氣孔缺陷對比 與氣孔相關(guān)的特性參數(shù)為鐵液溫度分布、空氣壓力和氧化傾向等。以下分別從這3個(gè)方面結(jié)合實(shí)際缺陷分 布進(jìn)行對比分析。（1）溫度分布與實(shí)際情況對

5、比如圖1所示，為缸體充熨100%時(shí)溫度分布情況，從圖中可以看出，低溫區(qū) 附近為氣孔缺陷多發(fā)區(qū)。（2）空氣壓力與實(shí)際情況對比如圖2所示，高亮顯示部位為空氣壓力較高部位，同時(shí)為氣孔多發(fā)部位。（3）氧化夾雜傾向與實(shí)際借況對比如圖3所示，為缸體氧化夾雜傾向概率分布，其中氧化傾向較高部位為 氣孔多發(fā)區(qū)。圖4 bl18t缸體缸孔砂眼、打壓漏分布情況壽91化區(qū) 高忌區(qū)5 bl18t缸體剖切面氧化夾雜分布情況- '一 j圖6 bl18t缸體剖切面殘余熔體分布情況2氣孔缺陷的解決方案針對氣孔實(shí)際分布與模擬結(jié)果的溫度分布、空氣壓力分布和氧化傾向分布情況，分別進(jìn)行了優(yōu)化鑄件結(jié)構(gòu)、 氣眼針重新排列。我們通過在

6、窩氧化區(qū)、低溫區(qū)增加溢流冒口等措施，同時(shí)保證型砂良好的透氣性，合理 控制澆注溫度、澆注速度，使氣孔缺陷由10%降低到2%以下。機(jī)加打壓漏、缸孔砂眼缺陷與模擬情況對比與打壓漏、缸孔砂眼相關(guān)的特性參數(shù)為氧化夾雜傾向、殘余熔體等，如圖4所示為實(shí)際缸體打壓漏、缸孔 砂眼分布情況。1 .缸孔剖切面氧化夾雜模擬情況缸體氧化夾雜傾向概率分布如圖5所示，其中氧化傾向較高部位為缸孔砂眼多發(fā)區(qū)。殘余熔體|氧化夾雜圖7 bl18t缸體剖切面殘余熔體、氧化夾雜分布情況圖8 bl18t缸體兩種澆注系統(tǒng)溫度分布情況2 .缸孔剖切面殘余熔體模擬情況如圖6所示，為殘余熔體分布情況，從圖中看出，與缸孔砂眼相關(guān)性不明顯。3 油路

7、剖切面氧化夾雜與殘余熔體模擬情況如圖7所示，為汕路剖切面氧化夾雜、殘余熔體分布情況，從圖中看出，與汕路砂眼相關(guān)性不明顯。4解決打壓漏、缸孔砂眼的對策 山于氧化夾雜傾向模擬結(jié)果與實(shí)際缺陷相關(guān)性大，我們通過増加相關(guān)部位鑄件壁厚、快速澆注、在相關(guān)部 位増加溢流冒口、提高鐵水純凈度、優(yōu)化澆注系統(tǒng)、加強(qiáng)砂芯淸理以及減少充砂等措施使機(jī)械加工產(chǎn)生的 缸孔砂眼、打壓漏缺陷由8%降低到1 %以下。表模擬分析可選變雖環(huán)境變澆注系統(tǒng)鑄件結(jié)構(gòu)島工藝參數(shù)環(huán)境溫度階梯式、底注式冒口.壁厚等澆注溫度、速度bl18t氣缸體階梯式、底注式澆注系統(tǒng)對比1.溫度分布對比如圖8所示為兩種澆注系統(tǒng)充熨100%時(shí)溫度分布情況，從圖屮可以

8、看出，階梯式澆注系統(tǒng)可以平衡上下 箱溫度、減少底部過熱，但是會造成二、三層澆道過熱，外層與心部溫度梯度變大。2 .氧化夾雜傾向?qū)Ρ韧ㄟ^對兩種澆注系統(tǒng)氧化夾雜傾向進(jìn)行對比，可以看出兩者分布基木一致,但階梯式澆注系統(tǒng)氧化夾雜傾 向較底注式澆注系統(tǒng)人一些。因此，階梯式澆注系統(tǒng)與氧化夾雜相關(guān)缺陷如缸孔砂眼、打壓漏等傾向性要 大于底注式澆注系統(tǒng)。3 .溫度梯度對比通過對兩種澆注系統(tǒng)溫度梯度進(jìn)行對比，可以看出階梯式澆注系統(tǒng)鑄件外皮溫度梯度大于底注式澆注系統(tǒng), 因此階梯式澆注系統(tǒng)柱狀晶長人傾向耍人于底注式澆注系統(tǒng)，其外皮加工性能要低于底注式澆注系統(tǒng)，但 缸孔部位溫度梯度相差不大。結(jié)語鑄件氣孔缺陷實(shí)際位置與模擬情況相關(guān)性較高，通過對鑄件溫度分布、空氣壓力以及氧化傾向模擬分析， 可以做為生產(chǎn)過程尤其是產(chǎn)品初期設(shè)計(jì)階段相關(guān)特性的工藝設(shè)計(jì)、工藝改