基于MAGMA的地铁电机端盖铸造工艺优化设计.pdf

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1、垂篙帅煮ADr．2017V01．66NO．4基于MAGMA的地铁电机端盖铸造工艺优化设计黄永欢1，季火绩2，丁杰2，雷卫宁1，于赞1，赵金权2(1．江苏理工学院，江苏常州21300l；2．常州华德机械有限公司，江苏常州213001)摘要：在电机端盖的生产过程中，铸件的厚大部位存在铸造缺陷。为消除此缺陷，使用MAGMAsoR凝固模拟软件对初始工艺进行了分析和优化，解决了铸件的缩松问题，最终得到了合格的铸件。关键词：电机端盖；铸造工艺；MAGMA；凝固模拟中图分类号：TG242文献标识码：B文章编号：100l一4977(2017)04—0

2、418一03CaStingPrOCeSSOptimizatiOnDeSignOfMetrOMOtOrEndCOverBaSedOnMAGMAHUANGYong-huanl，JIHho_ji2，DINGJie2，LEIWei．nin91，YUYunl，ZHAOJin-quan2(1．JiangsuUnivers时ofTecllIlology，Chang出ou213001，Jiangsu，China；2．ChangzhouHuadeMachineryCo．，Ltd．，Changzhou213001，Jiangsu，China)Abs出lc

3、t：DefectswerefoundinthethickpositionofmotorcoVercasting111ordertoeliminatedefects，Ⅱ1ecastingprocesswasanalyzedandoptimizedbysolidificationsimulationsoRwareMAGMAsoft．Theshrinkagedefectsares01VedaRerimproVed，andthecastingqual时meetstheresi印requirement．Keywords：motorendcoVe

4、r；castingprocess；MAGMA；s01idificationsimulation地铁电机是机车的心脏，其质量关系到整个机车的运行安全，而端盖是牵引电机的一个球墨铸铁件，该铸件要承受电机传动载荷，同时还要具有减震功效[1]。铸件材质为ENGJS400．18LT(一40℃)，轮廓尺寸1020mm×1000mm×224mm，毛坯重267埏，主体壁厚21mm，最大壁厚61mm，铸件平均模数为1．2cm，结构复杂，壁厚不均匀。铸件关键部位进行x射线探伤检查，缺陷等级要求小于ENl268l中规定的A类、B类、c类2级，且不允许有D、

5、E、F、G四类缺陷。磁粉探伤缺陷等级需满足ENl369—1996的3级要求，不允许出现裂纹、夹渣等缺陷。因此该铸件要求高，工艺复杂，试制阶段发现在厚壁和轴孑L搭子处容易产生缩松和缩孔缺陷，导致铸件有多处超标缺陷造成报废。多次试制仍然没有获得合格铸件，因此，利用数值模拟软件对原工艺进行模拟并在此基础上进行工艺优化，最终生产出合格铸件并批量生产。铸件三维图如图1所示。1试制工艺方案试制工艺是将铸件整体位于下型，采用半封闭式浇注系统，4直：4横诅内=1：2．0：1．3，环绕法兰均布5个内浇道[2]。中间轴孔厚壁处用2个中号发热冒口，轴孔下端

6、一阶搭子用环形冷铁加快轴孔冷却速度。通风口加强筋与法兰结合处采用4个发热冒口。按试制工艺方案浇注的电机端盖铸件用x射线探伤发现该铸件存在的缺陷部位如图2所示，图2中a表示中间轴孔处缺陷为缩松5级，b、c、d、e表示法兰螺纹孔凸台处缩松缺陷为4级，都超过了产品的缺陷等级要求=通风口与法兰结合处图1铸件图凸台2试制工艺数值模拟分析采用MAGMA软件模拟铸造过程，该软件能够显示凝固过程，且能预测出可能产生缩孑L缩松的位置M。模拟时，利用uG进行三维几何实体造型，保存为sTL格式后导入MAGMA进行模拟。试制工艺数值模拟结果见图3和图4。图3

7、a表示铸件热节分布图，框内显示收稿日期：2016一11_07收到初稿，2016—12—15收到修订稿。作者简介：黄永欢(1990一)，男，硕士生，主要从事球墨铸铁铸造工艺设计工作。E—mail：qin垂a119．1230@163．com铸造黄永欢等：基于MAGMA的地铁电机端盖铸造工艺优化设计·419·铸件热节部位，中间轴孔和法兰螺纹孔凸台厚大部位是铸件最大的热节部位，图3b温度场分布表明，中间轴孔和法兰螺纹孔凸台厚大部位是最后凝固的区域，都是最容易出现缩松、缩孑L缺陷的部位。图4表示铸件缺陷预测结果，铸件的中间轴孔厚大部位、法兰螺纹

8、孔凸台厚大部位都出现了不同程度的缩孑L、缩松缺陷。图2试制工艺铸件x射线探伤图Fig2X—raydetectionofthecastingprocess(a)中间轴孔缺陷模拟预测图(b)法兰螺纹孔111j台缺陷模拟预测图