CADmaster #5(66) 2012 (сентябрь-октябрь

More documents

Recommendations

Info

62 МАШИНОСТРОЕНИЕ а) б) Рис. 4. Напряжения в отливке перед выбивкой формы: а) поле напряжений; б) изменение температуры и напряжений при остывании во внутреннем радиусе (R55) буксового проема СКМ ЛП ProCAST и многолетний опыт выполнения технических проектов (например, [10]). Специалисты ЧАО "АЗОВ- ЭЛЕКТРОСТАЛЬ" обладают богатым опытом конструирования и выпуска отливок для РЖД. Термические напряжения в боковой раме Одним из этапов анализа серийной технологии изготовления боковой рамы на ЧАО "АЗОВЭЛЕКТРОСТАЛЬ" было моделирование ситуации, когда при остывании литейного блока возможно возникновение значительных термических напряжений и, как следствие, пластических деформаций. Сами по себе эти напряжения далеко не всегда представляют опасность разрушения, но контакт с формой, затрудняющий линейную усадку, может стать причиной возникновения трещины. ProCAST обладает необходимыми моделями и функционалом для корректного решения задачи напряженно-деформированного состояния отливки с учетом контактного взаимодействия с формой, включая образование зазора, изменяющего характер остывания блока. В расчете форму задавали как абсолютно жесткое тело для моделирования максимально строгих условий при деформации отливки. Анализ результатов расчета по- казал, что на момент выбивки общий уровень напряжений в критических зонах значительно ниже предела прочности (рис. 4). В процессе остывания зона R55 буксового проема деформируется в пластической области, но уровень остаточных пластических деформаций невелик (не более 2%). Поскольку расчет напряжений выполнялся без учета образующихся в отливке усадочных дефектов (то есть для плотного металла), по его результатам можно сделать вывод, аналогичный приведенному в работе [8]: трещины в боковой раме, возникающие на стадии производства, – результат не столько накопления остаточных напряжений, сколько ослабления конструкции за счет внутренних литейных дефектов (рис. 2). ¹5 | <strong>2012</strong> | CADMASTER Усадочные раковины в боковой раме Упоминаемые в отчетах комиссий "внутренние литейные дефекты" выявляются при моделировании заливки и кристаллизации блока по серийному технологическому процессу (рис. 5). Рассмотрим причины образования усадочных раковин в критических зонах – R55 и R40. Для этого проанализируем геометрию в районе внутреннего радиуса R55 буксового проема и внутреннего радиуса R40 рессорного проема. Толщина стенки буксового проема плавно увеличивается в сторону внутреннего угла R55, поэтому именно здесь при затвердевании образуется сначала тепловой узел (рис 6а), а затем раковина. Поскольку рама имеет конструкцию короба, в районе R55 формируются два таких узла: один сверху, другой снизу (рама заливается в положении "лежа"). Образование двух узлов показано на рис. 6б. Питание верхнего узла не представляет проблемы, над ним или рядом можно поставить прибыль соответствующих размеров (обычную или экзотермическую). Она обеспечит питание этого узла, а заодно и центральной (опорной) части буксового проема. Данная задача была быстро решена с помощью моделирования в системе ProCAST, в результате остался только нижний тепловой узел, как показано на рис. 5. Его питание крайне затруднено, поскольку стенка, через которую питается узел, имеет постоянную толщину по высоте при значительной протяженности (около 15 см). Ее остывание осуществляется достаточно интенсивно изза контакта расплава с холодной формой, "перемерзание" происходит практически независимо от размера установленной сверху прибыли. Поэтому, чтобы пропитать такую протяженную область без изменения ее геометрии (например, создания уклона стенки по высоте), требуются дополнительные технологические приемы (например, установка холодильников в нижний тепловой узел). Рис. 5. Распределение усадочных раковин в отливке (пористость от 20% и выше по шкале ProCAST)
а) б) Похожую ситуацию можно наблюдать и в рессорном проеме. Зоны стыковки технологических ребер в районе R40 рессорного проема также являются местами образования тепловых узлов (рис. 7). Сложная геометрия рессорного проема, внутреннее технологическое ребро и протяженность зоны по высоте делают практически невозможной организацию необходимого питания проблемной стенки без изменения геометрии. Решение проблемы может быть найдено путем установки питающей прибыли над верхним тепловым узлом. Для этого требуется изменить геометрию угла проема, чтобы обеспечить подачу жидкого расплава в стенку. Как и в случае с буксовым проемом, здесь может понадобиться применение холодильников, поскольку протяженность стенки и ее контакт с холодной формой не могут обес- печить непрерывность питания нижнего теплового узла. Суммируя вышеизложенное, можно сделать следующие выводы: анализ геометрии и моделирование серийной технологии изготовления отливки "Рама боковая"в СКМ ЛП ProCAST показал, что: � скорее всего, термические напряжения и затрудненная усадка – не основная причина возникновения трещин в ответственной зоне в районе радиуса R55; � причиной изломов рам являются скрытые литейные дефекты – усадочные раковины, служащие концентраторами напряжений и ослабляющие сечение рамы; � причиной образования раковин следует считать, прежде всего, неудачное (горизонтальное) с точки зрения ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå Рис. 6. Геометрия буксового проема в районе внутреннего радиуса R55 с полями доли твердой фазы: а) разрез в горизонтальной плоскости; б) разрез в вертикальной плоскости а) б) в) Рис. 7. Геометрия рессорного проема в районе радиуса R40 с полями доли твердой фазы: а) вид тепловых узлов; б) разрез в горизонтальной плоскости; в) разрез по вертикальной оси ¹5 | <strong>2012</strong> | CADMASTER питания расположение отливки в форме. Благодаря такой ориентации блока можно осуществлять эффективное питание только верхней половины рамы; � питание нижних тепловых узлов неудовлетворительно из-за наличия протяженных стенок равной толщины, по которым осуществляется питание этих узлов; � решить проблемы можно как изменением геометрии (например, созданием уклонов в стенках), так и созданием направленного характера затвердевания (снизу вверх) в критических зонах. Второй вариант может быть достигнут подбором оптимального размера, положения и типа прибылей на верхней части рамы и установкой холодильников в ее нижней части. 63
Page 3 and 4:
СОДЕРЖАНИЕ � Письм
Page 5 and 6:
26 Двойная звезда nano
Page 7 and 8:
Группа компаний CSoft
Page 9 and 10:
ОАО "Росжелдорпрое
Page 11 and 12:
Вышла новая версия
Page 13 and 14: Autodesk помогает Morgan Ca
Page 15 and 16: Специальное предло
Page 17 and 18: Simulation 360, Autodesk Rendering
Page 19 and 20: Игорь Павлов, архит
Page 21 and 22: Полученные знания,
Page 23 and 24: Начальник отдела д
Page 25 and 26: Рис. 1. Схема стадий
Page 28 and 29: 26 ПЛАТФОРМЫ САПР ДВ
Page 30: 28 ПЛАТФОРМЫ САПР ва
Page 33 and 34: Показать только ак
Page 36 and 37: 34 МАШИНОСТРОЕНИЕ О
Page 38: 36 МАШИНОСТРОЕНИЕ М
Page 41 and 42: Рис. 2. Визуализация
Page 44 and 45: 42 МАШИНОСТРОЕНИЕ О
Page 46: 44 МАШИНОСТРОЕНИЕ б
Page 49 and 50: Рис. 2 Работа с ассо
Page 52 and 53: 50 МАШИНОСТРОЕНИЕ TEC
Page 54 and 55: 52 МАШИНОСТРОЕНИЕ Р
Page 56 and 57: 54 МАШИНОСТРОЕНИЕ Э
Page 58 and 59: 56 МАШИНОСТРОЕНИЕ В
Page 62 and 63: 60 МАШИНОСТРОЕНИЕ И
Page 66 and 67: 64 МАШИНОСТРОЕНИЕ а)
Page 68 and 69: ЭЛЕКТРОНИКА И ЭЛЕК
Page 70 and 71: ЭЛЕКТРОНИКА И ЭЛЕК
Page 72: ЭЛЕКТРОНИКА И ЭЛЕК
Page 75 and 76: Лист схемы в графич
Page 78 and 79: 76 УПРАВЛЕНИЕ ОБЪЕК
Page 80: 78 УПРАВЛЕНИЕ ОБЪЕК
Page 83 and 84: Рис. 2. Модель из PDMS
Page 86 and 87: 84 ПРОЕКТИРОВАНИЕ П
Page 88 and 89: 86 ПРОЕКТИРОВАНИЕ П
Page 90 and 91: 88 АРХИТЕКТУРА И СТР
Page 96 and 97: 94 3D-СКАНЕРЫ КАК 3D-СК
Page 98 and 99: 96 3D-СКАНЕРЫ своем д
Page 100 and 101: 98 ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕ
Page 112: 110 ИНЖЕНЕРНЫЕ СИСТЕ
show all

CADmaster #5(66) 2012 (сентябрь-октябрь

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?