压缩机缸体充型凝固过程数值模拟研究

对大型活塞式压缩机的原铸造工艺进行了充型凝固过程的数值模拟,发现模拟结果与生产实际出现缺陷部位相吻合。在此基础上,用数值模拟技术进行了八种方案的工艺优化计算后结合生产现场确定了优化后的工艺方案。生产实际浇注结果证明,所优化的方案是成功的。

活塞式压缩机缸体充型凝固过程数值模拟研究

通过对活塞式压缩机缸体底注方式和顶注雨淋两种工艺方案的充型和凝固过程的数值模拟,揭示了缸体的液相分布和温度场分布及凝固顺序和冷铁的特殊作用,冷铁使顶注雨淋方式的下低上高的温度场分布趋势得到明显的加强,改善了缸体在凝固过程中的液相分布,改变了先中间后两头的凝固顺序,缸体从总体上形成了从下往上的有利于补缩的凝固顺序。从而得出了压缩机缸体的最佳铸造工艺方案是顶注雨淋浇注系统+顶部压力冒口+底部冷铁+阀孔冷铁+缸径冷铁(下部),并预测了压缩机缸体缩孔缩松产生的部位和大小。实际生产验证了模拟结果的正确性。

运用均衡凝固技术解决12000 kW发电机组D56型汽轮机缸体缺陷

12 000 kW发电机组D56型汽轮机缸体分为上下两半,配对加工,上半重5.7 t,下半重10.5 t,材质为HT250,最大轮廓尺寸为2 800 mm×2 200 mm×2 500 mm,内腔结构复杂,主要壁厚30 mm,最大壁厚140 mm,树脂砂造型。为了稳定生产合格铸件,基于均衡凝固技术,运用大孔出流理论设计了底注、先开放后封闭式浇注系统和溢流耳冒口工艺,浇道比为A直∶A横∶A内=1.2∶1.4∶1.0,4-φ180 mm溢流耳冒口,冒口颈为30 mm×180 mm,通过采取冷铁激冷、补浇冒口和其它配套措施,形成了上高下低的有利于补缩的温度场分布,较好地解决了顶部厚大法兰盘处的缩孔、缩松、夹渣、夹砂等缺陷。首批生产20余件,经加工后全部合格。

活塞式压缩机缸体底注工艺中充型和凝固过程数值模拟

通过对活塞式压缩机缸体底注工艺方案的充型和凝固过程的数值模拟，揭示了缸体的液相分布、温度场分布及凝固顺序，通过及时补浇冒口和冷铁激冷等措施，使下高上低的温度场分布变为下低上高的分布趋势，从而改善了缸体在凝周过程中的液相分布，改变了先中间后两头的凝固顺序，缸体从总体上形成了从下往上的有利于补缩的凝固顺序，并预测了压缩机缸体缩孔、缩松产生的部位和大小。采用改进后的工艺进行生产，取得成功，从而验证了模拟结果的正确性。

运用均衡凝固技术解决压缩机缸体缩孔缩松

利用均衡凝固技术，将大型活塞式压缩机气缸体的原底注工艺改为项注雨淋工艺，并采用冷铁等措施，使项注雨淋方式的下低上高的温度场分布趋势得到明显的加强，改变了先中间后两头的凝固顺序，缸体从总体上形成了从下往上的有利于补缩的凝固顺序，从而有效解决了压缩机缸体缩孔缩松缺陷。数值模拟结果和实际生产结果验证了工艺改进的正确性，而且废品率由原来的10％降低为5％，工艺出品率由原来的75％提高到85％～90％，效果显著。