Кандидат технических наук, доцент кафедры «Технологии формообразования и художественная обработка материалов»
344010, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor of the Chair “Molding and Art Materials Processing”
Rostov-on-Don
Кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Технологии формообразования и художественная обработка материалов»
344010, Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Cand. Sci. (Eng.), Assist. Professor, Head of the Chair “Molding and Art Materials Processing”
Rostov-on-Don
Главный специалист по чугунному литью
344029, Ростов-на-Дону, ул. Менжинского, 2
Chief Specialist of Cast Iron Casting
Rostov-on-Don
Ведущий инженер-технолог цеха чугунного литья
344029, Ростов-на-Дону, ул. Менжинского, 2
Senior Engineer-Technologist of Iron Casting Shop
Rostov-on-Don
Проведен краткий анализ существующих методов уменьшения объема прибылей. Выделены их преимущества и недостатки. Обосновывается область применения методов оптимизации формы прибылей с целью увеличения выхода годного. Рассмотрено фактическое положение усадочных дефектов в прибылях различной конструкции. Отмечены закономерности расположения и формы усадочных раковин в зависимости от формы верхней части прибыли, что позволило выделить четыре группы прибылей и отметить отличия в эффективности их работы. Для уточнения механизма формирования усадочных дефектов в прибылях с различной формой верхней части и оценки эффективности их работы предложено использовать методы математического моделирования. Целесообразность применения методов математического моделирования подчеркивается возможностью идеализации внешних воздействующих факторов на тепловые процессы в форме, что труднодостижимо в фактических условиях литейного производства. В качестве среды моделирования использовалось приложение SOLIDCast. Начальные и граничные условия математического моделирования были идентичны для всех типов прибылей. Результаты прогноза усадочных дефектов представлены в виде изоповерхностей, размеры которых были положены в основу оценки эффективности работы прибыли. На основании результатов математического моделирования предложен подход к оценке эффективности тепловой работы прибылей различной конструкции. В основе оценки эффективности рекомендовано использовать характеристики положения усадочного дефекта в объеме прибылей. Продемонстрирован расчет эффективности применения прибылей равных габаритов, но с различной конструкцией верхней части. Предложенный показатель эффективности хорошо согласуется с геометрическим модулем (отношением объема к площади поверхности прибыли). Увеличение значения модуля прибыли увеличивает ее тепловую эффективность. Показано, что применение концентратора позволяет увеличить эффективность прибыли. На основании анализа изотермических линий в продольном сечении прибылей предложено объяснение механизма тепловой работы концентратора и его влияния на расположение усадочной раковины. Обосновываются рекомендации по увеличению выхода годного литья за счет изменения формы верхней части прибыли. Показана возможность увеличения выхода годного на 4 % и уменьшения брака отливок за счет оптимизации формы верхней части прибылей.
A short analysis of existing methods for reducing the feeders’ volume is carried out. Their advantages and disadvantages are singled out. The area of application of optimization methods of the feeders’ form is substantiated with the purpose of increasing the casting yield. The actual location of shrinkage defects in variously designed feeders is considered. The patterns of location and shape of shrinkage cavity are shown depending on the shape of the feeder upper section. This allowed to distinguish four groups of feeders and noted the differences in the effectiveness of their work. To clarify the mechanism of shrinkage defects formation in feeders with a different form of the upper section and to estimate the effectiveness of their work, it is proposed to use methods of mathematical modeling. The appropriateness of using mathematical modeling methods is emphasized, by means of the possibility of idealizing external influencing factors on thermal processes in the form that is difficult to achieve in real conditions of foundry production. The SOLIDCast application is used as the modeling means. The initial and boundary conditions for mathematical modeling were identical for all types of feeders. The results of the shrinkage cavities prediction are presented as isosurfaces diagrams, the sizes were used for estimation of the feeders work efficiency. The method of estimation of variously designed feeders’ effectiveness is proposed on the basis of mathematical modeling results. Characteristics of shrinkage defects location in feeders’ volume are proposed to use for estimation of feeder’s effectiveness. Its calculation for the feeders of equal size but having differently designed top part is shown. The introduced efficiency index has a good adjustment with geometric module (ratio between volume and surface of feeder). Increasing feeder’s geometric module increases its thermal efficiency. It is shown that the use of a notch allows to increase feeder’s efficiency. The explanation of mechanism of notch thermal behavior and its influence on shrinkage defects location is offered on the basis of analysis of isothermal lines in feeders’ cross section. Recommendations towards maximization of casting yield are substantiated due to the change in feeder top part design. The opportunity of increasing of casting yield up to 4% and reducing casting defects by optimization feeder’s upper section shape is shown.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.