Simulação numérica do campo de temperatura de solidificação de uma esfera fundida resistente ao desgaste com base no MAGMA (1)
Liang Bing—Li Ye Gen
(Fábrica de reparos mecânicos e elétricos, Jinduicheng Molybdenum Group Co., Ltd, Huaxian714102, Shaanxi, China)
Resumo：O processo de solidificação das esferas fundidas resistentes ao desgaste feitas por molde de metal foi simulado usando o software de simulação numérica de campo de temperatura. Com base no estudo da lei de distribuição de temperatura do processo de solidificação da esfera fundida, melhorando o processo de fundição, os defeitos como encolhimento e encolhimento disperso foram eliminados, o que garante a qualidade da esfera fundida.
Palavras-chave： simulação numérica; campo de temperatura; esferas fundidas resistentes ao desgaste; molde de metal
Há porosidade de contração séria e cavidade de contração na parte interna da esfera fundida resistente ao desgaste de ferro fundido branco de liga de baixo cromo produzida por uma fábrica. No processo de fundição da esfera, os parâmetros do sistema de gating, como a localização e o tamanho do Sprue, têm grande influência no rendimento e na qualidade da esfera. Devido à particularidade do processo de fundição, a qualidade da fundição só pode ser confirmada no período posterior. A simulação numérica do campo de temperatura durante a solidificação da fundição pode prever a distribuição de temperatura do metal líquido durante o enchimento e a solidificação do molde e prever a posição e o formato da cavidade de contração na fundição; o esquema e os parâmetros do processo de fundição podem ser ajustados de acordo com os resultados da simulação. Neste estudo, o software de simulação Magma foi usado para modelar e simular a esfera de fundição. A estrutura e o tamanho do molde de metal, o gating e o riser e a luva de areia foram otimizados, e a porosidade de contração e o furo de contração foram eliminados.
1. Simulação de temperatura
O objeto de estudo é uma esfera fundida resistente ao desgaste com um diâmetro de 120 mm, que adota um esquema de 12 esferas fundidas com um molde e um riser de preservação de calor de manga de areia para aumentar a densidade da esfera fundida e a vida útil da matriz, a estrutura do molde de metal da esfera fundida é mostrada na Fig. 1. A temperatura liquidus do material é 1150 °c; a temperatura da fase sólida é 1090 °c, a temperatura de vazamento é 1350 °c e a temperatura ambiente é 20 °C. As propriedades termofísicas do material usado no cálculo são mostradas na Tabela 1.
2.Plano de processo original
Inicialmente, o processo de fundição da bola é mostrado na figura 2. Após o corte da bola fundida, foi descoberto que havia porosidade de contração óbvia e furo de contração na bola fundida, e a posição estava inclinada para o lado do riser.
Após a simulação de acordo com o processo original, verificou-se que, além de formar um circuito fechado na área do riser, as isotermas da temperatura sólida real também formaram um circuito fechado na lateral do riser com o centro da esfera desviado do centro, de modo que a porosidade ou buraco de fechadura ocorreu no circuito fechado, é necessário melhorar o processo, o que levará a defeitos no riser.
