Моделирование литейной технологии производства отливки «Анкер»

2. Вдовин К.Н., Феоктистов Н.А. Модернизация литниковой системы отливки «Шлаковая чаша» // Литейное производство сегодня и завтра: труды 9-й Всерос. науч.-практ. конф. СПб: Изд-во СПб. политехн. ин-та, 2012. С. 510-518.

3. Вдовин К.Н., Феоктистов Н.А. Моделирование процесса заливки и кристаллизации отливки «шлаковая чаша» // Литейщик России. 2012. № 3. С. 12-14.

4. Вдовин К.Н., Феоктистов Н.А. Моделирование процесса заливки и кристаллизации отливки «шлаковая чаша» (продолжение) // Литейщик России. 2012. № 5. С. 12-14.

5. Vdovin K.N., Feoktistov N.A. Researching of hot cracks forma-tion reasons on the casting "slag chalice" by modeling of potting and crystal-lization process // Сборник научных трудов SWorld: ма-

териалы международной научно-практической конференции «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте». 2012. Вып. 2. Т. 8. Одесса: Куприенко, 2012 . С.32 - 38.

6. Вдовин К.Н., Савинов A.C., Феоктистов H.A. Прогнозирование трещиноустойчивости крупных стальных отливок // Литейное производство. 2014. № 12. С. 15 - 21.

7. Вдовин К.Н., Феоктистов H.A. Анализ технологических мероприятий, направленных на предотвращение горячих трещин на стальных отливках // Теория и технология металлургического производства. 2014. № 2. С. 84 - 86.

Сведения об авторах

Вдовин Константин Николаевич - д-р техн. наук, проф., зав. каф. литейного производства и материаловедения, ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519) 29-85-30. E-mail: Vdovin@magtu.ru

Феоктистов Николай Александрович - аспирант каф. литейного производства и материаловедения, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: fna87@mail.ru

Кондратьев Иван Сергеевич - студент каф. литейного производства и материаловедения, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».

Куликов Владислав Дмитриевич - студент каф. литейного производства и материаловедения, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова».

INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH

MODELING OF THE FOUNDRY TECHNOLOGY FOR THE PRODUCTION OF CASTING "SEGMENT ECONOMIZER"

Vdovin Konstantin Nikolaevich - D.Sc. (Eng.), Professor, Head of the department of Materials Science and foundry, Nosov Magnitogorsk State Technical University. Phone: 8(3519)29-85-30. E-mail: Vdovin@magtu. ru

Feoktistov Nikolai Aleksandrovich - Postgraduate Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University. E-mail: fna87@mail.ru

Kondratiev Ivan Sergeyevich - Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University. Kulikov Vladislav Dmitrievich - Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University.

Abstract. The article presents the results of computer simulation of different technologies for the production of casting "Segment economizer". The possible types of defects formed during the crystallization process it in the form.

Keywords: Heat exchanger, casting, gating system, shrinkage porosity, shrinkage cavities.

♦ ♦ ♦

УДК 621.74.041:001.891.57

Вдовин К.Н., Феоктистов H.A., Овчинникова M.B.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛИТЕЙНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ОТЛИВКИ «АНКЕР»

Аннотация. В статье рассмотрены и промоделированы с помощью компьютерной программы LVMFlow 4.2 два варианта литниково-питающей системы для отливки «анкер». Проанализировав полученные данные моделирования, определили, что классический подвод металла по плоскости разъема формы является наиболее приемлемым вариантом литниковой системы. При таком подводе металла реализуется принцип направленного затвердевания и поэтому дефекты в отливке не образуются.

Ключевые слова: рельсовое скрепление, отливка, литниковая система, дефекты, моделирование.

Анкер является неотъемлемой частью промежуточного рельсового скрепления, предназначенного для использования на бесстыковом пути грузонапря-женных линий магистральных железных дорог, в том числе высокоскоростных магистралях, а также метрополитенах.

Для стабильной работы пути и безопасности движения поездов анкерные рельсовые скрепления практически не нуждаются в дополнительном обслуживании на всем протяжении срока службы и обеспечивают необходимую силу прижатия подошвы рельса к основанию.

Анкер предназначен для замоноличивания в железобетонную анкерную шпалу и служит для прикрепления подошвы рельса в узле скрепления. От качества и надежности рельсовых скреплений и их элементов во многом зависит устойчивость рельсовой колеи, особенно в условиях движения поездов с высокими осевыми нагрузками и скоростями.

Анкеры изготавливают из высокопрочного чугуна марки ВЧ40, имеющего шаровидную форму графита. Такой чугун имеет высокую жидкотекучесть, что характерно для изготовления тонкостенных отливок. Изделия из высокопрочного чугуна отличаются пластичностью, прочностью, долговечностью, высокими эксплуатационными свойствами, способностью к горячей обработке.

Изготовление анкера (рис. 1) производится методом литья в песчаную форму с применением стержней из холодно-твердеющей смеси.

При изготовлении тонкостенных отливок возможны возникновения больших количеств литейных дефектов: недоливы, засоры, размывы, неслитины. Для их предотвращения нужно следовать определен-

ным требованиям: правильное расположение отливки в форме, подвода металла к форме, достаточная прочность и газопроницаемость формовочной смеси.

На этой отливке может возникнуть дефект «недолив». При значительном незаполнении формы резко изменяется конфигурация отливки. Меньшее незаполнение приводит к различным искажениям контуров и размеров её отдельных частей. Специфической причиной недолива может быть также утечка металла в разъем формы или через разрушенный участок формы.

Для устранения дефекта «недолив» необходимо увеличить жидкотекучесть металла, а также разработать рациональную литниковую систему (ЛС).

ЛС должна обеспечивать максимально быстрое заполнение литейной формы сплавом. В противном случае металл начнёт кристаллизоваться до того момента, как заполнит весь необходимый объём полости формы, что приведёт к образованию дефекта.

Компьютерное моделирование позволяет проследить затвердевание отливки и оценить вероятность образования литейных дефектов ещё на стадии проектирования [1, 2]. В работах [3, 4] приводится методика, позволяющая спрогнозировать вероятность обра -зования горячих трещин на отливке. Таким образом, компьютерное моделирование позволяет сравнивать различные варианты литейных технологий на стадии проектирования и снижать вероятность или предотвращать литейные дефекты в отливках.

Для отливки «Анкер» были рассмотрены и промоделированы два варианта ЛС.

Первый вариант - это рассредоточенный подвод металла по плоскости разъёма формы (рис. 2).

Второй вариант - классический подвод металла (рис. 3).

Моделирование осуществляли в программе ЬУМБ^ 4.2.

По результатам моделирования по первому варианту видно, что металл полностью заполняет полость формы. Усадка образуется в верхней части отливки, в самой тонкой ее стенке. Распределение температур по всей отливке равномерное, но присутствует пористость (критерий Нияма).

Проанализировав полученные данные второго варианта конструкции ЛС, можно сделать вывод, что она обеспечивает заполнение полости формы в полной мере. Распределение температур по длине отлив-

ки более равномерное. В самом теле отливки усадки и пористости не образуется.

Таким образом, полученные данные дают полное представление о процессе кристаллизации и хорошо отражают динамику нарастания прочностных свойств по длине отливки. Наиболее приемлемый второй вариант ЛС - классический подвод металла, при котором реализуется принцип направленного затвердевания и поэтому дефекты не образуются.

Математическое моделирование технологии изготовления отливки «Анкер» позволило получить ее без литейных дефектов.

пористость

Рис. 2. Результаты компьютерного моделирования отливки «Анкер» с рассредоточенным подводом металла

Рис. 3. Результаты компьютерного моделирования отливки «Анкер» с классическим подводом металла

Список литературы

1. Производство чугунных отливок: учебник / Белов В.Д., Вдовин К.Н., Колокольцев В.М., Ковалевич Е.В., Тен Э.Б., Ри Хосен, Ри Э.Х. Магнитогорск: МГТУ, 2009 . 521 с.

2. Вдовин К.Н., Феоктистов H.A. Модернизация литниковой системы отливки «Шлаковая чаша» // Литейное производство сегодня и завтра: труды 9-й Всерос. науч.-практ. конф. СПб: Изд-во СПб политехн. ин-та, 2012. С. 510 - 518.

Сведения об авторах

3. Вдовин К.Н., Феоктистов H.A. Анализ технологических мероприятий, направленных на предотвращение горячих трещин на стальных отливках // Теория и технология металлургического производства. 2014. № 2. С. 84 - 86.

4. Вдовин К.Н., Савинов A.C., Феоктистов H.A. Прогнозирование трещиноустойчивости крупных стальных отливок // Литейное производство. 2014. № 12. С. 15 - 21.

Вдовин Константин Николаевич - д-р техн. наук, проф., зав. каф. литейного производства и материаловедения, ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». Тел.: 8(3519) 29-85-30. E-mail: Vdovin@magtu.ru

Феоктистов Николай Александрович - аспирант каф. литейного производства и материаловедения, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова». E-mail: fna87@mail.ru

Овчинникова Марина Вячеславовна - магистр каф. литейного производства и материаловедения, ФГБОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова». E-mail: ovchinnikova_m@inbox.ru.

INFORMATION ABOUT THE PAPER IN ENGLISH

MODELLING OF THE FOUNDRY PRODUCTION TECHNOLOGY OF CASTING "ANCHOR"

Vdovin Konstantin Nikolaevich - D.Sc. (Eng.), Professor, Head of the department of Materials Science and foundry, Nosov Magnitogorsk State Technical University. Phone: 8(3519)29-85-30. E-mail: Vdovin@magtu. ru

Feoktistov Nikolai Aleksandrovich - Postgraduate Student, Nosov Magnitogorsk State Technical University. E-mail: fna87@mail.ru

Ovchinnikova Marina Vyacheslavovna - M. Eng., Nosov Magnitogorsk State Technical University. E-mail: ovchinniko-va_m@inbox.ru.

Abstract. The article reviewed and modeled using a computer program LVMFlow 4.2 two options Gating-feeding system for the casting of "the anchor". After analyzing simulation data, determined that the classic supply of metal in the plane of the connector shape is the most viable option Gating system. With such a supply of metal implements the principle of directional solidification and therefore defects in the casting are not formed.

Keywords: Rail fastening, casting, gating system, defects, modeling.

♦ ♦ ♦

УДК 621.771.65-436

Вдовин К.Н., Феоктистов H.A., Абенова М.Б., Куликов В.Д., Кондратьев И.С.

КАЧЕСТВО МЕЛЮЩИХ ШАРОВ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ РАЗНЫМИ МЕТОДАМИ

Аннотация. В статье рассмотрены вопросы изготовления мелющих шаров из чугуна и стали, произведенных методом прокатки и литья. Представлены и сравнены свойства шаров, полученных разными методами. Установлено, что наиболее дешевый способ производства шаров - литье вметаллическую форму.

Ключевые слова: шары, кокиль, песчано-глинястая форма, поперечно-клиновая прокатка, литье, структура.

В настоящее время важное место в российской экономике занимают отрасли промышленности, непосредственно связанные с добычей и переработкой минеральных видов сырья и топлива. В цементной, горно-обогатительной, энергетической и других от-

раслях одной из основных и весьма распространенных операций является измельчение различных материалов [1].

Размол сырья осуществляют, как правило, в шаровых и трубных мельницах с помощью мелющих