Kaip atitvarų vietos optimizavimas pagerina perdavimo kokybę?

Į metalo liejimas, Užtvarų sistema nėra tiesiog kanalas, skirtas išlydytam metalui pristatyti į formą.

Tai kruopščiai sukurta srauto valdymo sistema, kuri nustato kaip išlydytas metalas patenka į ertmę, kaip pildosi pelėsis, kaip pasiskirsto šiluma, kaip pernešamos priemaišos, ir kaip vyksta kietėjimas.

Tarp visų vartų sistemos parametrų, the vartų vieta (padėtis, kurioje išlydytas metalas per angą patenka į liejimo ertmę) yra vienas iš labiausiai įtakojančių faktorių, turinčių įtakos liejimo kokybei.

Tačiau, praktinėje gamyboje, atitvarų vieta kartais parenkama daugiausia atsižvelgiant į formų gamybos patogumą, stovų išdėstymas, arba modelio dizainas, o jo įtaka liejimo defektams neįvertinta.

Kai atsiranda liejimo defektų, inžinieriai dažnai tiria išlydyto metalo kokybę, pilti temperatūra, šėrimo dizainas, arba lydymosi praktika pirmiausia.

Nors šie veiksniai yra svarbūs, daugelis defektų iš tikrųjų atsiranda dėl netinkamos metalo įleidimo padėties.

Paprastas atitvarų vietos reguliavimas gali iš esmės pakeisti užpildymo elgesį ir išspręsti problemas, kurias sunku pašalinti kitais būdais.

Pakeitus vartų vietą galima veiksmingai išspręsti tokias problemas kaip:

• Turbulentinis užpildymas ir oksidų įtraukimas
• Klaidos ir nepilnas užpildymas
• Šalto užsidarymo ir tekėjimo žymės
• Smėlio erozija ir smėlio inkliuzai
• Susitraukimo defektai, atsiradę dėl netinkamo temperatūros pasiskirstymo
• Karštas plyšimas ir vidinis įtrūkimas
• Prasta paviršiaus kokybė
• Nestabili liejimo konsistencija

Šiame straipsnyje analizuojama, kaip atitvarų vieta įtakoja liejimo našumą, ir paaiškinami metalo įvado padėties optimizavimo inžineriniai principai..

1. Kodėl atitvarų vieta turi tokį didelį poveikį liejimo kokybei??

Į liejimas gamyba, vartų sistema tarnauja kaip išlydyto metalo „transportavimo tinklas“., kontroliuoti, kaip patenka skystas metalas, teka pro, ir užpildo pelėsių ertmę.

Tarp visų vartų konstrukcijos parametrų, the vartų vieta– tiksli vieta, kurioje išlydytas metalas patenka į liejimo ertmę – turi ypač didelę įtaką liejimo kokybei, nes lemia pradinį srauto modelį, šilumos paskirstymas, ir viso liejimo proceso kietėjimo elgsena.

Uždarymo vieta nustato srauto modelį užpildant formą

Pirmoji ir pati tiesioginė sklendės vietos įtaka yra išlydyto metalo tekėjimas.

Kai išlydytas metalas patenka į ertmę iš netinkamos padėties, jis gali patirti per didelę turbulenciją, didelis smūgio greitis, arba nepalankūs srauto keliai.

Pavyzdžiui, užpildymas iš viršaus arba šoninis užpildymas į didelę atvirą ertmę gali sukelti metalo srovę nukristi ir aptaškyti ant pelėsio paviršių, dėl to srautas nestabilus.

Turbulentinis srautas padidina riziką:

• Oksido plėvelės susidarymas dėl pakartotinio paviršiaus poveikio
• Oro įkalinimas
• Pelėsių erozija
• Smėlio įtraukimas
• Netolygus skirtingų liejimo sričių užpildymas

Priešingai, gerai suplanuota užtvarų vieta leidžia išlydytam metalui sklandžiai patekti į vidų ir sekti kontroliuojamą užpildymo seką.

Daugeliui plieno liejinių dažnai pasirenkamas užpildymas iš apačios į viršų, nes metalas palaipsniui kyla per ertmę, sumažina turbulenciją ir leidžia priemaišoms plūduriuoti aukštyn į stovus arba šlako surinkėjus.

Todėl, tvartavimo vieta iš esmės lemia, ar liejinys užpildytas per a kontroliuojamas poslinkio procesas arba an nekontroliuojamas turbulentinis srauto procesas.

Užtvarų vietos valdymas temperatūros pasiskirstymas ir kietėjimo elgsena

Liejimo kokybę lemia ne tik tai, ar forma pilnai užpildyta. Lygiai taip pat svarbu, kaip išlydytas metalas sukietėja po užpildymo.

Įpjovos padėtis tiesiogiai veikia šilumos pasiskirstymą liejinio viduje.

Kai išlydytas metalas patenka šalia storos dalies arba kritinės karštos vietos, į tą sritį gali patekti per daug šilumos.

Tai gali uždelsti vietinį kietėjimą ir sutrikdyti numatomą kietėjimo seką.

Tipiškos pasekmės apima:

• Susitraukiančios ertmės
• Vidinis poringumas
• Karštieji taškai
• Šiluminės įtampos koncentracija
• Karštas įtrūkimas

Pavyzdžiui, jei antgalis yra tiesiai po dideliu stovu, regione per ilgai gali išlikti per karšta.

Užuot efektyviai maitinęs susitraukimą, stovas ir įvorė gali sukurti padidintą šiluminį centrą, apsunkinantis kryptingą sukietėjimą.

Reguliuojant vartų vietą, inžinieriai gali valdyti šilumos srauto kelią ir tai užtikrinti:

• Pakilimas išlieka paskutinis kietėjantis regionas.
• Kietėjimas vyksta link maitinimo šaltinio.
• Susitraukimo defektai koncentruojasi nuimamose vietose, o ne kritinėse liejimo dalyse.

Tai rodo, kad užtvarų vieta yra ne tik užpildymo problema, bet ir a kietėjimo valdymo parametras.

Užtvarų vieta turi įtakos plonų ir sudėtingų sekcijų užpildymui

Plonasieniai ir sudėtingos formos liejiniai yra labai jautrūs užtvarų vietai, nes išlydytas metalas greitai praranda šilumą, tekėdamas siaurais praėjimais.

Kai antgalis yra per toli nuo plonų dalių, metalas turi nukeliauti ilgą atstumą, kol pasiekia šias sritis. Šios kelionės metu:

• Temperatūra mažėja.
• Skystumas mažėja.
• Gali susidaryti oksido sluoksniai.
• Metalinis priekis gali iš dalies užšalti.

Rezultatas dažnai būna:

• Misruns
• Šaltas uždaromas
• Nepilnas užpildymas
• Prasta paviršiaus replikacija

Pavyzdžiui, Turbinos ašmenys, sparnuotojai, o plonoms briaunoms dažnai reikia, kad metalas patektų arti plonų dalių arba per paskirstytas įvores.

Centrinis įvorės išdėstymas gali sėkmingai užpildyti storas vietas, o plonas ašmenų sritis lieka neužpildyta.

Pakeitus užtvaros vietą, galima sutrumpinti srauto atstumą ir užtikrinti labiau subalansuotą užpildymo modelį, užtikrinti, kad sudėtingose ​​dalyse būtų pakankamai karštas ir švarus išlydytas metalas.

Užtvarų vieta turi įtakos įtraukimo kontrolei ir liejimo švarai

Išlydytame metale natūraliai yra tam tikrų priemaišų, įskaitant:

• Oksidai
• Šlako dalelės
• Pelėsių reakcijos produktai
• Ugniai atsparūs fragmentai

Pirmasis metalas, patenkantis į formą, dažnai būna mažiausiai švarus, nes gali turėti oksidų plėveles, susidariusias pilant, arba daleles, susikaupusias iš užtvarų sistemos..

Jei užtvaros vieta nukreipia šį pradinį metalo srautą į kritines liejimo sritis, gali atsirasti vidinių defektų.

Tinkamai parinkta užtvarų vieta padeda atskirti švaresnius ir nešvaresnius metalo srautus:

• Leidžiama priemaišoms natūraliai kilti.
• Inkliuzų nukreipimas į nekritinius regionus.
• Sumažina turbulenciją, kuri suskaido oksido plėveles į mažesnes daleles.

Štai kodėl dugno užpildymo sistemos plačiai taikomos liejant aukštos kokybės plieną.

Sklandesnis srautas į viršų leidžia inkliuzams migruoti aukštyn, o ne įstrigti liejimo konstrukcijoje.

2. Paviršiaus kokybės gerinimas pakeitus metalo įleidimo padėtį

Pagrindinė prastos plonasienių liejinių paviršiaus kokybės priežastis

Plonasieniai didelio formato plieniniai liejiniai yra ypač pažeidžiami paviršiaus defektų, kai prastai išdėstyti vartai.

Kai išlydytas plienas patenka iš aukšto aukščio arba per ribotą angą šalia stovo, upelis laisvai krinta į ertmę, sukelia turbulenciją, purslų ir pelėsių sienų erozija.

Metalo srauto priekinis kraštas greitai oksiduojasi ore, formuojasi oksido plėvelės, kurios susilanksto į liejimo paviršių ir sukuria matomus raibuliavimus, šaltos juostos linijos ir į tranšėją panašūs defektai.

Turbulentinis srautas taip pat išgraužia smėlį nuo pelėsio paviršiaus, gaminant smėlio inkliuzus, įterptus į liejimo odą.

Šie defektai ne tik pablogina kosmetinę išvaizdą, bet ir reikalauja kruopštaus šlifavimo bei suvirinimo remonto, pridedant dideles gamybos sąnaudas ir pristatymo laiką.

Atvejo analizė: Inkaro Hawse liejiniai

Inkariniai liejiniai yra tipiški dideli plonasieniai komponentai, kurių sienelių storis tik 20–30 mm, o didžiausi kontūro matmenys – 3500–4500 mm., pagamintas iš anglinio plieno GS-45.

Originalioje vartų konstrukcijoje metalas buvo įvestas per įėjimo angą, išpjautą tiesiai po vidiniu apskritu stovu.

Nepaisant geros matmenų kontrolės ir sienelės storio nuoseklumo, liejiniuose buvo ryškios paviršiaus tekėjimo žymės, linijiniai paviršiaus grioveliai ir išsibarsčiusios smėlio poros, reikalaujantis išsamaus suvirinimo siūlių remonto ir apdailos.

Perkėlus užtvaro įvadą į žemiausią išorinį liejimo ertmės tašką ir pridėjus mažą stovą tiesiai priešais įėjimo tašką, paviršiaus kokybė labai pagerėjo.

Srauto žymės iš esmės buvo pašalintos, smėlio inkliuzai tapo itin reti, o suvirinimo siūlių remontas po liejimo buvo beveik visiškai pašalintas.

Nuo to laiko šis atitvarų principas buvo sėkmingai taikomas keliems nuolatinės kokybės liejimo modeliams.

Mechanizmas

Apatinis įėjimas užtikrina ramybę, laminarinis formos ertmės užpildymas aukštyn. Metalo lygis nuolat kyla be laisvo kritimo, purslų ar paviršiaus turbulencijos.

Oksidai, šlako dalelės ir atsiskyrę smėlio grūdeliai plūduriuoja aukštyn su kylančiu metaliniu priekiu ir kaupiasi viršutiniame paviršiuje, kur juos galima nuimti stovuose arba apdirbti, o ne įstrigti prie funkcinių liejimo paviršių.

3. Nepilno užpildymo problemų sprendimas plonuose ir sudėtinguose liejiniuose

Itin plonų lenktų ašmenų geometrijos iššūkis

Liejiniai su itin plonais, lenktos ir geometriškai sudėtingos savybės, tokios kaip turbinos mentės ir sparnuotės mentės, yra vieni iš sunkiausiai sėkmingai gaminamų plieno liejinių..

Sienelių storis 3–5 mm ir nevienodo skerspjūvio, išlydytas plienas pripildymo metu greitai praranda šilumą ir gali sukietėti, kol ertmė nėra visiškai užpildyta, dėl to atsiranda netinkamo veikimo defektų, tuštumos ir briaunų nelygumai.

Šių defektų beveik neįmanoma ištaisyti suvirinant plonas ašmenų dalis, dėl ko visiškai atmetama dalis.

Įprasti blokavimo būdai, tiekiami iš centrinio stebulės, dažnai nepavyksta, nes metalas turi keliauti didelius atstumus per plonas dalis, laipsniškai vėsta, kai teka į išorę.

Pridėjus daugiau įvadų netinkamose vietose, dažnai atsiranda smėlio erozijos ir įtraukimo problemų, neišsprendžiant netinkamo paleidimo problemos.

Atvejo analizė: Aukštos galvos hidroturbinos sparnuotės

Aukšto aukščio hidroelektrinių generatorių sparnuotės turi kaušo formos mentes, kurios itin plonos, nelygios sienų dalys ir sudėtingi lenkti perėjimai, išlietas iš ZG20Mn mažai legiruoto plieno.

Pradinis vartų dizainas tiekiamas iš vidinės stebulės apačios, dėl to plačiai paplitęs nepilnas kelių ašmenų užpildymas, su įvairaus sunkumo ertmėmis ir trūkstamais kraštais.

Vėlesnė peržiūra, kuri pridėjo tuo pačiu metu tiekimą tiek iš vidinio stebulės, tiek iš išorinio flanšo, kartu su aukštesne pylimo temperatūra, nepavyko išspręsti netinkamo paleidimo problemos ir keliose ašmenų vietose atsirado smėlio įtraukimo defektų.

Proveržis įvyko dėl pertvarkytos vartų sistemos: žiedinis bėgikas (horizontalūs vartai) buvo padėtas formos apačioje, su atskirais plyšiniais vartais, patenkančiais į viršų į kiekvieno mentės pagrindą.

Liejiniai, pagaminti naudojant šią sistemą, buvo eksponuojami visiškai suformuoti, be defektų peiliai ant kiekvieno įrenginio, su labai sumažintu poringumu ir įtrūkimais. Nuolatinė kokybė užtikrino ilgalaikį klientų pasitikėjimą produktu.

Mechanizmas

Paskirstyti dugno įėjimo plyšiniai vartai užtikrina, kad kiekviena plona dalis būtų šviežia, vienu metu karštas išlydytas metalas, sumažinti srauto atstumą ir aušinimo laiką prieš užpildant ertmę.

Dėl vienodo į viršų pripildymo modelio išvengiama temperatūros gradientų, dėl kurių tolimose plonose dalyse per anksti sukietėja, o platus, sekli plyšio geometrija apsaugo nuo smėlio erozijos ir turbulencijos, kurios kitu atveju sukeltų įtraukimo defektus.

4. Vidinių įtrūkimų pašalinimas subalansuojant temperatūros pasiskirstymą

Šiluminė superpozicija: Užtvarų ir stovų sąveika

Paviršiaus mikroįtrūkimai sunkių profilių liejiniuose dažnai atsiranda dėl prastai išdėstytų įvadų, kurie sutampa su pakilimo sukeltais karštaisiais taškais.

Kai išlydytas plienas patenka į ertmę tiesiai po dideliu stovu, lokalus šilumos tiekimas iš blokavimo srauto patenka į stovo šiluminę masę, sukuria neįprastai karštą zoną su ilgesniu kietėjimo laiku.

Atsiradęs netolygus aušinimas sukuria didelį šiluminį tempimo įtempį, nes aplinkinė medžiaga pirmiausia sukietėja, dėl kurių iškart po paviršiumi susidaro smulkūs vidiniai įtrūkimai.

Šie defektai dažnai nepastebimi apžiūrint paviršių ir aptinkami tik kampinio pluošto ultragarsiniu bandymu po apdirbimo.

Atvejo analizė: Šlako puodo pakeliamos sėdynės

21 tonos bruto masės šlako puodo liejimas iš anglinio plieno ZG230-450 iš pradžių buvo gaminamas su viršutine sklende ir dideliais atvirais stovais..

Viršutinio lygio vartų įvadai buvo išdėstyti tiesiai po pagrindinėmis stovų trinkelėmis kėlimo antgalių vietose.

Magnetinių dalelių ir tiesioginio pluošto ultragarsinis antgalių sėdynių patikrinimas nerodė jokių anomalijų, bet kampinio pluošto UT po apdirbimo atskleidė daugybę linijinių paviršiaus defektų, pradedant nuo 5 mm iki 50 mm ilgio.

Problema nuolat išryškėjo keliuose gamybos padaliniuose.

Sprendimas buvo perkelti viršutines vartų įvadas nuo stove esančių karštų zonų, kad būtų išvengta šiluminės superpozicijos.

Atsiejant štabų šilumos įvestį nuo stove esančio šilumos koncentracijos, požeminio įtrūkimo reiškinys buvo visiškai pašalintas.

Patikslintas procesas vėliau buvo naudojamas ilgiau 150 vienetai, kurių kokybė yra nuolat stabili.

Mechanizmas

Pakeitus įėjimo angų padėtį, šiluma paskirstoma tolygiau visame liejinyje, užkirsti kelią vietiniam perkaitimui sunkiose dalyse ir stovų kakliuose.

Tolygus temperatūros pasiskirstymas sumažina šiluminės įtampos gradientus kietėjimo ir aušinimo metu, pašalinant tempimo įtempių sąlygas, kurios sukelia požeminį karštą įtrūkimą.

5. Vidinio įtraukimo defektų mažinimas: Šlako ir smėlio įstrigimas

Būdingi žingsninių blokavimo sistemų trūkumai

Žingsnis – taip pat vadinamas sluoksniuotu blokavimu – kadaise buvo plačiai naudojamas aukštiems cilindriniams plieno liejiniams, tokiems kaip tuščiaviduriai velenai ir cilindrų korpusai., remiantis prielaida, kad keli įleidimo lygiai subalansuotų temperatūrą ir pagerintų užpildymą.

Gamybos patirtis nuolat rodo, Tačiau, kad laipteliai dažnai sukelia vidinius šlako ir smėlio intarpų defektus.

Stebint faktinius liejimo procesus, paaiškėja, kad aukštesnio lygio įvadai beveik visada pradeda tekėti anksčiau laiko, kai metalo lygis pakyla..

Dėl to šalto odos metalo ir plūduriuojančio paviršiaus šlakas nuplaunamas nuo formos sienelės ir vėl patenka į birų skystį..

Tuo metu, kai metalas pasiekia viršutinį vartų lygį, vartų kanalas dažnai užšaldavo nuo nenutrūkstamo ankstyvo srauto, pažeidžia numatytą temperatūros balansavimo funkciją.

Rezultatas yra plačiai paplitę požeminiai intarpai, kurie atsiranda ultragarsinio patikrinimo ir galutinio apdirbimo metu.

Optimizavimo kelias ir pramonės konsensusas

Liejyklos palaipsniui sumažino priklausomybę nuo pakopų, nes šie gedimo mechanizmai tapo geriau suprantami.

Kur dėl dalies aukščio neišvengiamas sluoksninis užpildymas, Pirmenybė teikiama nuosekliam relės išliejimui, o ne tikram pakopiniam blokavimui, Vertikalus atstumas tarp įleidimo lygių būtų kuo mažesnis.

Šis praktinis atradimas atitinka geriausią tarptautinę praktiką.

Vyresnieji plieno liejinių metalurgai visuotinai pabrėžia, kad švariausi plieno liejiniai gaminami pilnu užpildu iš apačios į viršų.

Daugelis ekspertų mano, kad ant stovų įrengti įvadų įvadai yra iš esmės netinkama praktika, nes jie neišvengiamai patenka į birių liejinių paviršiaus teršalus.

Mechanizmas

Vieno lygio dugno užtvarai palaiko nenutrūkstamą, ramiai kylantis metalinis priekis viso užpildymo metu.

Visas plaukiojantis šlakas, oksidai ir smėlio dalelės lieka viršutiniame paviršiuje ir sulaikomos stovuose arba išmetamosiose galvutėse.

Nėra mechanizmo paviršiaus teršalams pakartotinai patekti į liejimo korpusą, dėl to žymiai švaresnė vidinė struktūra.

6. Pagrindiniai užtvarų įleidimo vietos optimizavimo principai

Apibendrinama iš dešimtmečius trukusios gamybos optimizavimo praktikos, šeši įrodymais pagrįsti principai nustato optimalią plieno liejinių įvado padėtį:

Įveskite žemiausioje vietoje, kai tik įmanoma

Apatinis įėjimas užtikrina ramų užpildymą aukštyn ir suteikia šlako, oksidų ir smėlio dalelių maksimalų galimą flotacijos atstumą, kad pakiltų iki viršutinio paviršiaus.

Tai vienintelis veiksmingiausias paviršiaus ir vidinių intarpų defektų mažinimo principas.

Pirmiausia maitinkite plonas dalis

Pradinio metalo srauto nukreipimas per ploniausias dalis užtikrina, kad jos prisipildytų, kol plienas dar karštas, išvengti netinkamo veikimo defektų.

Tai taip pat sumažina šiluminį įtampą, kurią sukelia dideli sienelių storio skirtumai, nes plonos dalys pirmiausia sukietėja, o storesnės lieka karštos.

Sumažinkite arba pašalinkite laiptelių užtvarą

Venkite kelių lygių laiptelių, nebent to būtinai reikalauja detalės geometrija.

Kur būtinas sluoksniuotas įdaras, naudokite relės liejimo logiką su trumpais vertikaliais atstumais tarp lygių, kad išvengtumėte šalto metalo įsitraukimo.

Jei reikia, naudokite specializuotas vartų geometrijas

Kūginiai įleidžiami vartai, plyšių užtvarai ir tangentinės įvadų konstrukcijos išsprendžia konkrečias kokybės problemas.

Plyšiniai vartai puikiai užpildo plonas didelio ploto dalis; tangentinis įėjimas skatina išcentrinį šlako atskyrimą ir sumažina turbulenciją.

Laikykite nešvarią priekinę dalį toliau nuo kritinių vietų

Pirmasis metalas, patekęs į ertmę, turi didžiausią oksidų apkrovą, šlakas ir eroduotas smėlis.

Užtvarų takus suprojektuokite taip, kad šis užterštas priekinis metalas kauptųsi stovuose, apdirbimo žaliavos arba nekritinės zonos, ne funkcinėse arba didelio įtempimo liejinio zonose.

Užpildykite taip greitai, kaip leidžia proceso kokybė

Greitesnis užpildymas sumažina temperatūros nuostolius užpildant formą ir sumažina šalto užsidarymo bei netinkamo veikimo riziką, ypač plonasienių liejinių.

Užpildymo greitis visada turi būti suderintas su turbulencija ir erozijos rizika.

7. Šiuolaikinis optimizavimas: Vartojimo vietos dizaino derinimas su modeliavimo technologija

Tradicinis liejimo proceso projektavimas labai priklauso nuo liejyklos inžinierių patirties.

Patyrę technikai dažnai gali nustatyti tinkamas užtvarų vietas pagal liejimo geometriją, medžiagų charakteristikos, ir ankstesnė gamybos patirtis.

Tačiau, nes liejiniai tampa didesni, sudėtingesnis, ir reiklesni vidaus kokybei, pasikliauti vien bandymų ir klaidų metodais nebepakanka.

Šiuolaikinis liejimo optimizavimas vis labiau derinamas vartų vietos projektavimas naudojant kompiuterinio modeliavimo technologiją.

Naudojant pažangią liejimo modeliavimo programinę įrangą, inžinieriai gali numatyti išlydyto metalo elgesį prieš faktinę gamybą, įvertinti skirtingus vartų išdėstymus, ir nustatykite optimalią metalo įleidimo padėtį atlikdami žymiai mažiau fizinių bandymų.

Ši inžinerinės patirties ir skaitinės analizės integracija pavertė vartų projektavimą iš empirinio proceso į labiau mokslinį ir duomenimis pagrįstą metodą..

Liejimo modeliavimo vaidmuo optimizuojant fiksavimo vietą

Liejimo modeliavimo technologija naudoja matematinius modelius fiziniams procesams, vykstantiems liejimo metu, atkurti, įskaitant:

• Išlydyto metalo srautas
• Šilumos perdavimas tarp metalo ir formos
• Kietėjimo seka
• Susitraukimo susidarymas
• Streso vystymasis
• Defektų prognozė

Prieš gaminant formą, inžinieriai gali sukurti kelias virtualias valdymo schemas ir palyginti jų veikimą.

Pavyzdžiui, didelis plieno liejinys gali būti įvertintas su keliomis galimomis įvorių padėtimis:

• Viršutinis užpildymas
• Šoninis užpildymas
• Apatinis užpildymas
• Keli paskirstyti ingates

Modeliavimo rezultatai gali atskleisti, kaip kiekvienas dizainas veikia:

• Pildymo laikas
• Srauto greitis
• Turbulencijos lygis
• Temperatūros pasiskirstymas
• Kietėjimo elgesys

Tai leidžia inžinieriams pasirinkti tinkamiausią užtvarų vietą prieš investuojant į įrankius ir gamybą.

Metalo srauto elgesio numatymas prieš gamybą

Vienas iš svarbiausių modeliavimo privalumų yra galimybė vizualizuoti išlydyto metalo judėjimą formos viduje.

Įprasto liejimo kūrimo metu, inžinieriai dažnai atranda užpildymo problemas tik pagaminę bandomuosius liejinius.

Jei atsiranda defektų, vartų sistema turi būti pakeista, dėl to:

• Papildomos įrankių išlaidos
• Ilgesni vystymosi ciklai
• Padidintos laužo normos

Su modeliavimo technologija, inžinieriai gali nustatyti galimas problemas projektavimo etape.

Pavyzdžiui, modeliavimas gali parodyti, ar pasirinkta užtvarų vieta sukelia:

• Per didelė turbulencija metalo įėjimo taške
• Tiesioginis poveikis smėlio šerdims
• Nesubalansuotas užpildymas tarp skirtingų sekcijų
• Oro sulaikymo zonos
• Priešlaikinis sukietėjimas plonose vietose

Perkeliant ingate padėtį virtualiame modelyje, inžinieriai gali optimizuoti užpildymo seką nepagamindami kelių fizinių mėginių.

Plonasienių ir sudėtingų liejinių atitvarų vietos optimizavimas

Plonasieniai liejiniai yra vienas didžiausių iššūkių konstrukcijoje, nes turimas užpildymo laikas yra labai ribotas..

Tokiems komponentams kaip:

• Turbinos ašmenys
• Darbaračiai
• Aviacijos erdvės konstrukcijos
• Sudėtingi nerūdijančio plieno liejiniai

nedideli vartų vietos skirtumai gali lemti, ar liejimas sėkmingas, ar atmestas.

Modeliavimas padeda inžinieriams analizuoti:

• Ar išlydytas metalas prieš užšaldamas pasiekia plonas dalis
• Ar skirtingi regionai užpildomi vienu metu
• Ar temperatūros kritimas tampa per didelis
• Ar vietinė turbulencija nepažeidžia liejimo paviršiaus

Pavyzdžiui, ir sparnuotės liejimui iš pradžių gali būti naudojamas centrinis stebulės žiedas. Modeliavimas gali parodyti, kad išoriniai peiliai gauna šaltesnį metalą ir joms kyla klaidingo paleidimo pavojus.

Keičiant į paskirstytus periferinius įvadus, modeliavimas gali parodyti patobulintą temperatūros balansą ir visišką ašmenų užpildymą.

Šis metodas sumažina kūrimo laiką ir pagerina liejimo patikimumą.

Modeliavimo derinimas su kietėjimo analize

Gera užtvarų vieta turi ne tik užtikrinti visišką užpildymą, bet ir palaikyti tinkamą kietėjimą.

Modeliavimo programinė įranga gali numatyti:

• Perėjimas iš skysčio į kietą
• Karštų taškų vietos
• Maitinimo takai
• Susitraukimo tendencija

Ši informacija yra labai svarbi, nes sėkmingai prisipildęs liejinys vis tiek gali sugesti dėl vidinių defektų kietėjimo metu.

Pavyzdžiui, Modeliavimas gali atskleisti, kad šalia storos sekcijos esantis apvadas sukuria per didelį šilumos kaupimąsi.

Nors įdaras lygus, terminis centras lieka įstrigęs nuo stovo, dėl to susidaro susitraukimo poringumas.

Perkeliant ingate, inžinieriai gali pasiekti:

• Geresnis kryptingas sukietėjimas
• Efektyvesnis maitinimas pakyla
• Sumažintas vidinis poringumas

Todėl, atitvarų vietos optimizavimas turi atsižvelgti į abu užpildymo elgesys ir kietėjimo elgesys.

Virtuali bandomoji gamyba sumažina plėtros išlaidas

Vienas didžiausių modeliavimu pagrįsto blokavimo optimizavimo pranašumų yra priklausomybės nuo fizinių bandymų ir klaidų mažinimas..

Gali prireikti tradicinės plėtros:

1. Vartų sistemos projektavimas.
2. Raštų ir formų gamyba.
3. Bandomųjų pavyzdžių liejimas.
4. Defektų tikrinimas.
5. Vartų sistemos keitimas.
6. Proceso kartojimas.

Dideliems liejiniams, kiekvienas bandymas gali pareikalauti didelių išlaidų ir laiko.

Modeliavimas leidžia inžinieriams atlikti kelis virtualius eksperimentus už nedidelę kainą.

Privalumai apima:

• Greitesnis proceso vystymas
• Mažesnės įrankių modifikavimo išlaidos
• Sumažintas medžiagų atliekų kiekis
• Pagerintas pirmojo perdavimo sėkmės rodiklis

Tai ypač naudinga dideliems plieno liejiniams, investiciniai liejiniai, ir sudėtingi pramoniniai komponentai.

Inžinerinės patirties derinimas su modeliavimo rezultatais

Nors modeliavimo technologija suteikia galingų analitinių galimybių, ji visiškai nepakeičia liejimo patirties.

Tikslus modeliavimas priklauso nuo:

• Teisingos medžiagos savybės
• Realios ribinės sąlygos
• Tikslūs formos parametrai
• Atitinkamos proceso prielaidos

Patyrę liejimo inžinieriai vis dar turi interpretuoti modeliavimo rezultatus ir priimti praktinius sprendimus.

Pavyzdžiui, Modeliavimas gali nustatyti teoriškai idealią įpjovos padėtį, tačiau dėl gamybos priežasčių gali tekti koreguoti dėl:

• Pelėsių prieinamumas
• Pagrindiniai palaikymo apribojimai
• Valymo reikalavimai
• Apdirbimo pašalpos
• Gamybos efektyvumas

Veiksmingiausias metodas derina:

Inžinerinė patirtis + Liejimo teorija + Modeliavimo analizė

Šis derinys sukuria praktiškus ir patikimus vartų sprendimus.

8. Išvada

Užtvarų įleidimo angos vieta turi daug daugiau įtakos plieno liejimo kokybei, nei paprastai pripažįstama.

Daug patvaraus paviršiaus, vidinių ir konstrukcinių defektų, kurie paprastai priskiriami prastai plieno kokybei, netinkamas padavimas arba operatoriaus klaida iš tikrųjų kyla dėl netinkamai parinktų metalo įvedimo vietų.

Keičiant vietą, kur išlydytas plienas patenka į formos ertmę, liejyklos gali pašalinti sunkias paviršiaus tekėjimo žymes, pašalinti netinkamą veikimą plonose sudėtingose ​​dalyse, panaikinti požeminius karštus įtrūkimus sunkiose dalyse ir drastiškai sumažinti vidinius šlako ir smėlio inkliuzus – dažnai nepadidinant gamybos sąnaudų.

Pagrindinis visų šių patobulinimų mechanizmas yra geresnis užpildymo hidrodinamikos ir kietėjimo temperatūros pasiskirstymo valdymas.

Ramus užpildas iš apačios į viršų, vienodas šilumos pasiskirstymas ir tinkamas inkliuzų plūdimas yra natūralūs teisingai išdėstytų įvadų padariniai.

Kadangi plieno liejimo kokybės reikalavimai ir toliau griežtėja, sistemingas vartų įėjimo vietos optimizavimas ir toliau išliks viena didžiausią grąžą teikiančių procesų tobulinimo sričių, užtikrina išmatuojamą derliaus padidėjimą, kokybę ir gamybos efektyvumą.