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Apr.2015
Vol 64 No4
FOUNDRY
计算机应用
马氏体不锈钢叶轮铸造工艺设计与优化
黄宏军,曹阳2,王好强,郑文涛,袁晓光
(1.沈阳エ业大学材料科学与工程学院,辽宁沈阳110870;2.沈阳铸造研究所,辽宁沈阳110022
摘要:分析了树脂砂铸造马氏体不锈钢叶轮的工艺特点,设计了铸造工艺方案,通过 Procast有限元分析软件对设
计的工艺进行模拟分析和工艺优化,确定了最终铸造工艺,并进行了生产验证。研究结果表明,叶轮铸件选取阶梯
式浇注方式和开放式浇注系统,可以保证金属液平稳、完全充型;采用冒口与冷铁配合使用时可以有效消除铸件的
缩孔与缩松。生产验证表明采用优化后的铸造工艺设计方案,生产的铸件充型完整,铸件轮廓清晰,内部没有明显
的铸造缺陷。
关键词:不锈钢叶轮;树脂砂铸造;工艺优化
中图分类号:TG26-39文献标识码:A文章编号:1001-4977(2015)04-0317-04
Casting Process Design and Optimization of Martensite
Stainless Steel Pumping Impeller
HUANG Hong-jun, CAO Yang=, WANG Hao-qiang, ZHENG Wen-tao YUAN Xiao-guang
(1. School of Materials Science and Engineering, Shenyang University oftechnology, Shenyang 100870, Liaoning, China
2. Shenyang Research Institute of Foundry, Shenyang 110022, Liaoning, China
Abstract: The technology character of martensite stainless steel pumping impeller was studied by resin sand
The foundry technique was designed, and simulation analysis was carried out on the design of process and
process optimization with PROCAST finite element analysis software. The results show that adopting stepwise
pouring way and open gating system can ensure smooth and complete filling of liquid metal. The shrinkage of
the casting can be efficiently eliminated by using both casting head and chiller Production verification test show
that the casting of martensite stainless steel pumping impeller can be totally shaped, and there is not obvious
foundry defect in casting.
Key words: stainless steel pumping impeller; resin sand casting; technology optimization
马氏体不锈钢叶轮铸件是电站主体泵的关键部件,面粘砂;由于缩性大,极易产生缩松、裂纹和晶粒粗
其铸件质量受铸造工艺设计的影响,直接关系到叶轮大等铸造缺陷;此外,其冷裂倾向也较严重?。
的整体性能和制造成本。近些年来,随着计算机数
图1和图2分别是马氏体不锈钢叶轮毛坯尺寸和三
值模拟技术的发展,用于铸件充型和凝固可视化模拟维实体。由图可见,该铸件属于结构复杂件,一方面
的商业化软件的模拟精度越来越高,已经实现了对铸是壁厚不均匀,厚壁和薄壁之间尺寸相差较大,补缩
造工艺参数、设备和生产过程进行准确、快速的檢测收缩应力等问题需在工艺设计时特别关注;另一方面
与优化?。针对一种1Cr-13Ni马氏体不锈钢叶轮铸件的是存在各种曲面,而且曲面处壁厚极不均匀且相对较
生产问题,为了保证铸件的成形性和内部质量,本文薄,因此,工艺设计时要充分考虑保证充型的完整性。
开展了该铸件铸造工艺设计工作,采用有限元法对铸
根据叶轮铸件的结构特点,本文选择了两箱造型
造工艺进行分析与优化,目的是获得优化的马氏体不法,并将铸造分型面设置在叶轮中问部位,分型面位
锈钢叶轮铸造工艺。
置见图3。为了保证金属液的充型能力,采取开放式浇
1叶轮树脂砂造型工艺设计
注系统设计,浇道面积比为とF:F直:とF横:どF内=1:
1.8:2.02.2,直浇道的直径为60mm,底部分布6个内浇
本文拟生产的马氏体不锈钢叶轮材质为道。由于铸件整体高度较高,为了减小金属液对型腔
ZG1Cr13Ni。该材质浇注温度高,砂型铸造易产生表的冲击,避免掉砂等缺陷的产生,釆用阶梯式浇注系
基金项目:沈阳市工业攻关计划项目F12-008-2-00)0;辽宁省特聘教授支持计划的资助项目。
收稿日期:2014-12-11收到初稿,2015-02-02收到修订。
作者简介:黄宏军(1977-),男,副教授,博士,主要研究方向为铸造合金及新材料。电话:024-25498399,E-mail:huanghong1977@163.com.
通讯作者:袁晓光,男,博士,教授。电话:024-25499088,E-mail:yuanxg@sut.ldu.cn
