Simulación numérica del campo de temperatura de solidificación de una bola fundida resistente al desgaste basada en MAGMA (1)
Liang Bing—Li Ye Gen
(Fábrica de reparación mecánica y eléctrica, Jinduicheng Molybdenum Group Co., Ltd, Huaxian 714102, Shaanxi, China)
AbstractoEl proceso de solidificación de las bolas fundidas resistentes al desgaste fabricadas con un molde metálico se simuló mediante un software de simulación numérica de campo de temperatura. Mediante el estudio de la ley de distribución de temperatura del proceso de solidificación de las bolas fundidas, y mediante la mejora del proceso de fundición, se eliminaron defectos como la contracción y la contracción dispersa, lo que garantiza la calidad de las bolas fundidas.
Palabras clave： Simulación numérica; campo de temperatura; bolas de fundición resistentes al desgaste; molde de metal
Existe una porosidad y cavidad de contracción grave en la parte interna de la bola de fundición resistente al desgaste de hierro fundido blanco de baja aleación de cromo producida por una fábrica. En el proceso de fundición de bolas, los parámetros del sistema de compuertas, como la ubicación y el tamaño de la colada, tienen una gran influencia en el rendimiento y la calidad de la bola. Debido a la particularidad del proceso de fundición, la calidad de la fundición solo puede confirmarse en el período posterior. La simulación numérica del campo de temperatura durante la solidificación de la fundición puede predecir la distribución de temperatura del metal líquido durante el llenado y la solidificación del molde, y predecir la posición y la forma de la cavidad de contracción en la fundición; el esquema y los parámetros del proceso de fundición se pueden ajustar según los resultados de la simulación. En este estudio, se utilizó el software de simulación Magma para modelar y simular la bola de fundición. Se optimizaron la estructura y el tamaño del molde de metal, las compuertas y el tubo ascendente, y el manguito de arena, y se eliminaron la porosidad y el orificio de contracción.
1. Simulación de temperatura
El objeto de estudio es una bola fundida resistente al desgaste con un diámetro de 120 mm. Esta bola adopta un esquema de 12 bolas fundidas con un molde y un tubo de retención de calor con manguito de arena para aumentar su densidad y la vida útil de la matriz. La estructura del molde metálico de la bola fundida se muestra en la Fig. 1. La temperatura de liquidus del material es de 1150 °C; la temperatura de la fase sólida es de 1090 °C, la temperatura de vertido es de 1350 °C y la temperatura ambiente es de 20 °C. Las propiedades termofísicas del material utilizado en el cálculo se muestran en la Tabla 1.
2.Plan de proceso original
Inicialmente, el proceso de fundición de bolas se muestra en la figura 2. Después de cortar la bola de fundición, se encontró que había una porosidad de contracción obvia y un orificio de contracción en la bola de fundición, y la posición estaba inclinada hacia el costado del tubo ascendente.
Después de simular de acuerdo con el proceso original, se encontró que además de formar un bucle cerrado en el área del tubo ascendente, las isotermas de la temperatura sólida real también formaron un bucle cerrado en el lado del tubo ascendente con el centro de la bola desviado del centro, de modo que se produjo porosidad o ojo de cerradura en el bucle cerrado, es necesario mejorar el proceso, conducirá a defectos en el tubo ascendente.
