Применение компьютерно-интегрированного проектирования для нетехнологичных отливок шахтного оборудования

В данной статье показана возможность применения компьютерно-интегрированного проектирования для получения нетехнологичных отливок высокого качества для шахтного оборудования. Использование CAD/CAE программ открывает новые возможности для инженеров-технологов и конструкторов, значительно сокращается...

Full description

Saved in:

Bibliographic Details
Date:	2019
Main Authors:	Пономаренко, О.И., Косенко, О.П., Швец, М.В., Евтушенко, С.Д.
Format:	Article
Language:	Russian
Published:	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України 2019
Series:	Металл и литье Украины
Subjects:	Технологии производства и процессы литья металлов и сплавов
Online Access:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/166618
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:	Применение компьютерно-интегрированного проектирования для нетехнологичных отливок шахтного оборудования / О.И. Пономаренко, О.П. Косенко, М.В. Швец, С.Д. Евтушенко // Металл и литье Украины. — 2019. — № 3-4 (310-311). — С. 18-24. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-166618
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1666182020-02-28T01:25:53Z Применение компьютерно-интегрированного проектирования для нетехнологичных отливок шахтного оборудования Пономаренко, О.И. Косенко, О.П. Швец, М.В. Евтушенко, С.Д. Технологии производства и процессы литья металлов и сплавов В данной статье показана возможность применения компьютерно-интегрированного проектирования для получения нетехнологичных отливок высокого качества для шахтного оборудования. Использование CAD/CAE программ открывает новые возможности для инженеров-технологов и конструкторов, значительно сокращается время на разработку технологических процессов и изготовление оснастки. Это позволяет сэкономить расходы сплава за счет прогнозирования появления мест дислокации дефектов, уменьшить брак отливок, а также дает возможность проверки детали на различные виды прочностных нагрузок на ее виртуальной модели. У даній роботі показано можливість застосування комп’ютерно-інтегрованого проектування для отримання нетехнологічних виливків високої якості для шахтного устаткування. Використання CAD/CAE програм відкриває нові можливості для інженерів-технологів і конструкторів, значно скорочується час на розробку технологічних процесів і виготовлення оснастки. Це дозволяє заощадити витрати сплаву за рахунок прогнозування появи місць дислокації дефектів, зменшити брак виливків, а також дає можливість перевірки деталі на різні види навантажень на міцність на її віртуальній моделі. This article shows the possibility of using computer-integrated design to obtain high-quality non-technological castings for mining equipment. The use of CAD/CAE programs opens up new opportunities for process engineers and designers, significantly reduces the time to develop technological processes and manufacture of equipment. This saves the cost of the alloy by predicting the appearance of places of dislocation of defects, reduces the waste of castings, and also makes it possible to check the parts for various types of strength loads on its virtual model. 2019 Article Применение компьютерно-интегрированного проектирования для нетехнологичных отливок шахтного оборудования / О.И. Пономаренко, О.П. Косенко, М.В. Швец, С.Д. Евтушенко // Металл и литье Украины. — 2019. — № 3-4 (310-311). — С. 18-24. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 2077-1304 DOI: https://doi.org/10.15407/pmach2019.03.018 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/166618 621.74 ru Металл и литье Украины Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Технологии производства и процессы литья металлов и сплавов Технологии производства и процессы литья металлов и сплавов
spellingShingle	Технологии производства и процессы литья металлов и сплавов Технологии производства и процессы литья металлов и сплавов Пономаренко, О.И. Косенко, О.П. Швец, М.В. Евтушенко, С.Д. Применение компьютерно-интегрированного проектирования для нетехнологичных отливок шахтного оборудования Металл и литье Украины
description	В данной статье показана возможность применения компьютерно-интегрированного проектирования для получения нетехнологичных отливок высокого качества для шахтного оборудования. Использование CAD/CAE программ открывает новые возможности для инженеров-технологов и конструкторов, значительно сокращается время на разработку технологических процессов и изготовление оснастки. Это позволяет сэкономить расходы сплава за счет прогнозирования появления мест дислокации дефектов, уменьшить брак отливок, а также дает возможность проверки детали на различные виды прочностных нагрузок на ее виртуальной модели.
format	Article
author	Пономаренко, О.И. Косенко, О.П. Швец, М.В. Евтушенко, С.Д.
author_facet	Пономаренко, О.И. Косенко, О.П. Швец, М.В. Евтушенко, С.Д.
author_sort	Пономаренко, О.И.
title	Применение компьютерно-интегрированного проектирования для нетехнологичных отливок шахтного оборудования
title_short	Применение компьютерно-интегрированного проектирования для нетехнологичных отливок шахтного оборудования
title_full	Применение компьютерно-интегрированного проектирования для нетехнологичных отливок шахтного оборудования
title_fullStr	Применение компьютерно-интегрированного проектирования для нетехнологичных отливок шахтного оборудования
title_full_unstemmed	Применение компьютерно-интегрированного проектирования для нетехнологичных отливок шахтного оборудования
title_sort	применение компьютерно-интегрированного проектирования для нетехнологичных отливок шахтного оборудования
publisher	Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
publishDate	2019
topic_facet	Технологии производства и процессы литья металлов и сплавов
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/166618
citation_txt	Применение компьютерно-интегрированного проектирования для нетехнологичных отливок шахтного оборудования / О.И. Пономаренко, О.П. Косенко, М.В. Швец, С.Д. Евтушенко // Металл и литье Украины. — 2019. — № 3-4 (310-311). — С. 18-24. — Бібліогр.: 8 назв. — рос.
series	Металл и литье Украины
work_keys_str_mv	AT ponomarenkooi primeneniekompʹûternointegrirovannogoproektirovaniâdlânetehnologičnyhotlivokšahtnogooborudovaniâ AT kosenkoop primeneniekompʹûternointegrirovannogoproektirovaniâdlânetehnologičnyhotlivokšahtnogooborudovaniâ AT švecmv primeneniekompʹûternointegrirovannogoproektirovaniâdlânetehnologičnyhotlivokšahtnogooborudovaniâ AT evtušenkosd primeneniekompʹûternointegrirovannogoproektirovaniâdlânetehnologičnyhotlivokšahtnogooborudovaniâ
first_indexed	2025-07-14T22:18:40Z
last_indexed	2025-07-14T22:18:40Z
_version_	1837662492805824512
fulltext	18 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2019. № 3-4 (310-311) ных программных пакетов трехмерного проектиро- вания. Учитывая, что выбор исходных параметров для компьютерного моделирования осуществляется непосредственно конструктором или технологом на основе личного опыта, бывает проблематичным за- ранее с большой степенью вероятности определить правильность выбранных технических решений. Во- просы, связанные с формализацией процессов ло- кализации внутренних дефектов литейного проис- хождения, должны обязательно решаться на этапе компьютерного моделирования процесса кристал- лизации литой детали [1, 2]. Получение качествен- ных отливок за счет использования новых методов и Л итейные изделия составляют значительную до- лю по массе и трудоемкости изготовления любо- го вида продукции машиностроения. От качества отливок, их точности и экономичности в итоге зависит и качество конечной продукции – двигате- лей, станков, автомобилей. Как показывает мировой опыт, совершенствование изделий машиностроения невозможно без существенного повышения сложно- сти, качества, эксплуатационных свойств, точности и уменьшения толщины стенок литых заготовок. Сегод- ня в практике проектирования литых деталей, а так- же для решения задач по моделированию процессов кристаллизации применяется ряд специализирован- УДК 621.74 О.И. Пономаренко1, д-р техн. наук, проф., проф. кафедры литейного производства, e-mail: 21ponomarenko@gmail. com, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3043-4497 О.П. Косенко2, специалист по разработке и внедрению технологических процессов, e-mail: olegkossenko@gmail.com М.В. Швец1, преподаватель-стажер, e-mail: shvecjr@gmail.com С.Д. Евтушенко1, студент 1Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», Харьков, Украина 2АО "Харьковский машиностроительный завод «Свет шахтера», Харьков, Украина Применение компьютерно-интегрированного проектирования для нетехнологичных отливок шахтного оборудования В данной статье показана возможность применения компьютерно-интегрированного проектирования для получения нетехнологичных отливок высокого качества для шахтного оборудования. Использование CAD/CAE программ открывает новые возможности для инженеров-технологов и конструкторов, значительно сокращается время на разработку технологических процессов и изготовление оснастки. Это позволяет сэкономить расходы сплава за счет прогнозирования появления мест дислокации дефектов, уменьшить брак отливок, а также дает возможность проверки детали на различные виды прочностных нагрузок на ее виртуальной модели. Нетехнологическая отливка «Направляющая» была представлена в 3D системе с помощью программ Solid- Works и LVMFlow. Отливка имеет вид перевернутого табурета с четырьмя ножками. Это обусловило появление в отливке большого количества тонких и толстых стенок, которые чередуются. В местах переходов были установлены галтели. Для ликвидации во внутренних углах отливки скопления газоусадочной пористости было предложено увеличить толщину ножек. Отливка имеет большую высоту. Чтобы выдержать гидростатический напор заливаемого металла, было предложено использовать песчано-смоляную смесь. Для ликвидации горячих трещин в отливке, при кристаллизации в местах сопряжения крышки с ножками было принято решение установить специальные стяжки между ножками. Такое технологическое решение устранило появление трещин в отливке. Установка экзотермических прибылей позволила увеличить эффективность работы литниково-питающей системы за счет экзотермической реакции при контакте расплава с элементом и газовым давлением в прибыли; снизить брак по дефектам усадочного характера; уменьшить металлоемкость прибыли (до 40 %) и технологические припуски на механическую обработку прибыльных мест с 15–20 мм до 4–5 мм; дало возможность установки прибылей на любой поверхности без нарушения конфигурации отливки. Разработанный технологический процесс введен на одном из литейных предприятии Украины. Ключевые слова: направляющая, формовочная смесь, литейная форма, модельный комплект, LVMFlow, SolidWorks, компьютерно-интегрированное проектирование, газоусадочная пористость, трещина. ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И ПРОЦЕССЫ ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ 19ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2019. № 3-4 (310-311) ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И ПРОЦЕССЫ ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ стали 35ХГСЛ ГОСТ 977-88. Отливка «Направляющая» должна выполняться по следующим техническим условиям: 1. Отливка II группы ГОСТ 977-88. 2. Точность отливки 12-0-0-12 по ГОСТ 2009-75. 3. Формовочные наклоны по ГОСТ 3212-80, тип I, II. 4. Неуказанные литейные радиусы 10–15 мм. 5. Остатки дополнений, технологические стяжки, остатки литниковой системы удалить Rz80 мкм. Отливка имеет большую высоту, что требует спе- циальных составов формовочных и стержневых сме- сей, чтобы выдержать гидростатический напор за- ливаемого металла. Было предложено использовать песчано-смоляную смесь. Формовочная смесь готовится в смесителе "AMDR8" фирмы "OMEGA". Состав смесей приведен в табл. 1. Газообразующая способность, см3/г – не более 10. Газопроницаемость смеси, ед. – не менее 200. Осыпаемость, % – не более 0,5. С понижением температуры окружающей среды не- обходимо увеличивать содержание катализатора [3]. Отливка имеет вид перевернутого табурета с че- тырьмя ножками. Это обуславливает появление в от- ливке большого количества тонких и толстых стенок, которые чередуются. В местах переходов были уста- новлены галтели. программных продуктов, таких как SolidWorks и LVMFlow являтся актуальной задачей литейного про- изводства. Целью исследования данной работы является применение компьютерно-интегрированного проек- тирования для получения нетехнологичных отливок высокого качества для шахтного оборудования, ко- торое позволяет моделировать процесс заполнения формы расплавом и охлаждения отливки для обна- ружения мест дислокации внутренних дефектов. Подготовка производства изделия является наи- более важным этапом, во время которого опреде- ляется возможность его производства в условиях конкретного предприятия, здесь разрабатывается 3D–модель будущего изделия, производится модели- рование, доводка технологии производства, выпуска- ется технологическая документация изделия. Одним из главных этапов изготовления изделия является способ изготовления отливки и оценка воз- можности изготовления на имеющемся оборудовании. Создание 3D-модели изделия происходит с помощью CAD пакетов разного уровня, которые бесконфлик- тно работают в среде PDM системы. В дальнейшем 3D-модель является основой для различных конструк- ционных расчетов с эксплуатационными нагрузками. Затем на ее основе создается 3D-модель отливки. Далее проводится моделирование технологи- ческого процесса производства литой детали с по- мощью CAЕ систем. После анализа полученных результатов моделирования вносятся изменения в 3D-модели детали и отливки. Причем, при внесении некоторых поправок в 3D-модели детали, таких как дислоцированные литейные дефекты, производятся повторные конструкционные расчеты с эксплуатаци- онными нагрузками, с последующим внесением по- правок в конструкцию детали. Из вышеперечисленного следует, что технологи- ческое проектирование обеспечивает постоянное и полное взаимодействие технических подразделений, ответственных за выпуск технической документации для изделия. Такой подход к проектированию позво- ляет одновременно связывать такие параметры, как оптимальная конструкция детали, технологичность ее изготовления, а также закладывать эти параме- тры на этапе подготовки производства, сокращая при этом время на их проектирование. Отливка «Направляющая» является стальной от- ливкой (рис. 1). Габариты 420х470х664 мм. Чистый вес заготовки составляет 361 кг. Изготавливается из Модель детали «Направляющая» с припускамиРис. 1. Таблица 1 Состав смесей Состав смеси 1 – программа 2 – программа 3 – программа Песок формовочный, К016 100 % – 5–10 % Регенерат (восстановленный песок) – 100 % 95–90 % Смола "ASKURAN"-381 фирма Ashland 1,0–1,1 % более 100 % 0,9–0,7 % более 100 % 1,0–0,8 % более 100 % Отвердитель (катализатор), HARTER RAPID 05 0,6–0,5 % более 100 % 0,5–0,4 % более 100 % 0,5–0,4 % более 100 % 20 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2019. № 3-4 (310-311) ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И ПРОЦЕССЫ ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ Однако при первичном проливании во внутренних углах отливки наблюдалось скопление газоусадоч- ной пористости. Чтобы исключить ее появление, бы- ло предложено увеличить толщину ножек. Кроме того, во время кристаллизации в местах сопряжения крышки с ножками может возникнуть значительное напряжение, которое может привести к появлению горячих трещин в отливке. Чтобы этого не происходило, было принято решение установить специальные стяжки между ножками. Такое техно- логическое решение устранило появление трещин в отливке, однако вызвало потребность в усложнении конструкции стержневого ящика. Проектирование начинается с выбора места разъ- ема модели и формы (рис. 2), было решено ответ- ственную часть отливки «Направляющая» располо- жить в нижней полуформе. При данном размещении отливки используется минимальное количество ли- тейных стержней и проходит равномерно направ- ленная кристаллизация, что обеспечивает снижение брака через отсутствие усадочных раковин, пористо- сти и недоливов [4]. Класс точности размеров и ряд припусков на ме- ханическую обработку был выбран по ГОСТ 2009-75. Класс точности – 12, ряд припусков – 3. Для определения припусков на механическую об- работку использовали ГОСТ 2009-75. Однако для плавного протекания кристаллизации и уменьше- ния внутренней усадки, припуски были увеличены в два раза, так как при компьютерном моделировании было обнаружено, что такое действие способствует качественному изготовлению отливки [5]. Результат компьютерного моделирования по расчету припуска на механическую обработку приведен на рис. 3. Допуск габаритных размеров отливки – 8 мм по ГОСТ 2009-75. Точность изготовления отливок во многом опреде- ляется точностью установки стержней в форму и их фиксацией при сборке. Точность установки стержня обеспечивается конфигурацией его знаков, их разме- рами, которые назначают по ГОСТ 3606-80 с учетом размеров стержня, способа формирования и его по- ложения в форме [5]. Размеры стержня: длина – 512 мм, ширина – 418 мм, высота – 670 мм. Высота стержневого зна- ка – 50 мм. Формовочный уклон знака составляет 5 мм кругом. Зазор стержневого знака – 1 мм. Для из- готовления стержней для отливки «Направляющая» применяют разъемный стержневой ящик. Учитывая тип производства, все модельное ос- нащение для получения отливки «Направляющая» изготавливаем деревянным. Деревянные модель- ные комплекты, в отличие от металлических, более дешевые, простые в изготовлении и использовании, легкие. Модели отливки и прибыли выполнены по- лыми и снабжены ребрами жесткости, с целью при- дания им большей жесткости. При определении раз- меров деревянной модели учитываем суммарную усадку сплава модели и сплава от- ливки. В данном случае усадка на модели равна 2 %. Кроме того, мо- дель, кроме учета усадки, изготав- ливается с припуском на механиче- скую обработку, а также с уклонами и зазорами для знаков стержней, галтелями. Формовочный уклон на формообразующих поверхностях модельных комплектов составляет 1° 13' [6]. После заливки формы отливка охлаждается и затвердевает. Пол- ностью затверделая отливка долж- на некоторое время охлаждаться с формой, поскольку прочность ме- талла при высоких температурах мала, и отливка может разрушать- ся при выбивании ее из формы. Кроме того, выбивка отливки при высокой температуре нежелатель- на, поскольку охлаждение ее на воздухе протекает неравномерно: Разъем отливки «Направляющая»Рис. 2. Компьютерное моделирование припуска на механическую обработку: а – припуск увеличен в 2 раза; б – припуск по ГОСТ 2009-75 Рис. 3. а б 21ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2019. № 3-4 (310-311) ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И ПРОЦЕССЫ ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ тонкие частицы охлаждаются значительно быстрее массивных, что вызывает появление в отливках вну- треннего напряжения, искажения отливок и даже тре- щины [7]. Продолжительность охлаждения отливки в фор- ме, согласно справочнику Могилева «Зависимость продолжительности охлаждения отливки из стали до выбивки из формы», составляет 7 часов [8]. Для снижения литейного напряжения, стабилиза- ции размеров, снижения твердости, улучшения об- рабатываемости, повышения механических свойств, износостойкости отливок, необходимо провести тер- мическую обработку. Нетехнологическая отливка «Направляющая» бы- ла представлена в 3D системе с помощью программ SolidWorks и LVMFlow. Данная отливка моделировалась в программе SolidWorks методом твердотельного моделирова- ния. В процессе работы рассмотрен метод выреза- ния конструктивных элементов из большого болва- на, процесс создания 3D-модели отливки показан на рис. 4. Модель выполнена в 18 шагов. Также для симуляции процесса кристаллиза- ции были созданы модели экзотермических вставок (рис. 5). Технология изготовления отливки с исполь- зованием экзотермических вставок позволяет зна- чительно уменьшить трудоемкость и себестоимость изготовления отливки, по сравнению с похожими от- ливками, которые изготавливались для шахтного обо- рудования. После файлы моделей экзотермических вставок для проектируемой отливки были сохранены и до- бавлены в сборку к модели отливки (рис. 6). После выполнения последних операций полу- ченная сборка была сохранена в формате STL, по- скольку симуляция кристаллизации выполнялась в программном пакете LVMFlow. Было выбрано несколько типов экзотермических вставок, эффект получился разный. Как видно на рис. 7 (а) – заданных экзотермических вставок OBG7 не хватает для того, чтобы запитать всю отливку. В теле заготовки появляются усадочные раковины, что является не допустимым. В технологии с такими же экзотермическими вставками, но боль- шей высоты OBG7/300 усадка отсутствует (рис. 7, б). При использовании вставок OBG7/300 отливка вы- шла высокого качества, на ней нет ни одного дефекта и технологию можно внедрять в производство. С применением компьютерных методов моде- лирования отверждения отливки, был разработан технологический процесс изготовления отливки «На- правляющая» из стали 35ХГСЛ. Благодаря этим ме- тодам удалось скорректировать полученную техно- логию и получить удовлетворительные результаты симуляции. В данной технологии мы можем наблю- дать, что металл кристаллизируется постепенно без обрывов жидких фаз, которые влекут за собой де- фекты усадочного характера, можно с уверенностью сказать, что отливка питается удовлетворительно, и при реальном изготовлении отливки не будет наблю- даться дефектов усадочного характера. Выводы 1. Литейное производство является основной за- готовительной базой машиностроения. Удельный вес литых деталей достигает: в современных авто- мобилях – 25 %, в асинхронных двигателях – 60 %, в тракторах – 58 %. К качеству отливок с каждым годом предъявляют все более высокие требова- ния. При этом необходимо снижать трудоемкость их Проектирование 3D-модели 3D-модель экзотермических вставок для отливки Модель в сборе Рис. 4. Рис. 5. Рис. 6. 22 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2019. № 3-4 (310-311) ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И ПРОЦЕССЫ ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ 1. Алехин В.И., Акимов О.В., Марченко П.А. Компьютерное моделирование процессов при производстве литых деталей двигателя. Литейное производство. 2010. № 9. С. 31–33. 2. Алехин В.И., Белогуб А.В., Марченко А.П., Акимов О.В. Компьютерно-интегрированное моделирование литейных про- цессов в автомобильных поршнях на основе конструкторско-технологической методики проектирования деталей ДВС. Двигатели внутреннего сгорания. 2009. № 2. С. 101–104. 3. Илларионов И.Е., Васин Ю.П. Формовочные материалы и смеси. Чебоксары: Изд-во Чуваш. ун-та, 1992. 223 с. 4. Титов Н.Д., Степанов Ю.А. Технологии литейного производства. М.: Машиностроение, 1974. 472 с. 5. Кулаков Б.А. и др. Технология изготовления литейных форм: учеб. пособие к лабораторным и практическим занятиям. Челябинск: ЮУрГУ, 1998. 96 с. 6. Власов А.Ф., Васильев П.В. Справочник конструктора модельной оснастки. М.: Машиностроение, 1980. 125 с. 7. Василевский П.Ф. Технология стального литья. М.: Машиностроение, 1974. 408 с. 8. Могилев В.К., Лев О.И. Справочник литейщика. М.: Машиностроение, 1988. 272 с. ЛИТЕРАТУРА изготовления, повышать производительность агрега- тов и улучшать условия труда в литейных цехах. 2. Одним из возможных путей решения задачи по- вышения качества отливок является использование математических или компьютерно-интегрированных методов моделирования процессов, многочисленных методов расчета. Использование CAD/CAE программ открывает но- вые возможности для инженеров-технологов и кон- структоров, значительно сокращается время на раз- работку технологических процессов и изготовление оснастки. Это позволило сэкономить расходы сплава за счет прогнозирования появления мест дислокации дефектов, уменьшить брак отливок, а также дало возможность проверки детали на различные виды прочностных нагрузок на ее виртуальной модели. 3. Нетехнологическая отливка «Направляющая» была представлена в 3D системе с помощью про- грамм SolidWorks и LVMFlow. Отливка имеет вид перевернутого табурета с четырьмя ножками. Это обусловило появление в отливке большого количе- ства тонких и толстых стенок, которые чередуются. В местах переходов были установлены галтели. Для ликвидации во внутренних углах отливки скопления газоусадочной пористости было предложено увели- чить толщину ножек. 4. Отливка имеет большую высоту. Чтобы выдер- жать гидростатический напор заливаемого металла, было предложено использовать песчано-смоляную смесь. 5. Для ликвидации горячих трещин в отливке, при кристаллизации в местах сопряжения крышки с нож- ками было принято решение установить специаль- ные стяжки между ножками. Такое технологическое решение устранило появление трещин в отливке. 6. Для технологии выбираем две экзотермические вставки моделей OBG7 или OBG7/300 (овальные от- крытого типа) фирмы «Cukurova Kimya Industrisi», предварительно определив в программе LVMFlow, которая из них не допустит образования усадки. Это позволило увеличить эффективность работы пита- тельных прибылей за счет экзотермической реакции при контакте расплава с элементом и газовым дав- лением в прибыли; снизить брак по дефектам уса- дочного характера; уменьшить металлоемкость при- были (до 40 %) и технологические припуски на ме- ханическую обработку прибыльных мест с 15–20 мм до 4–5 мм; дало возможность установки прибылей на любой поверхности без нарушения конфигурации от- ливки. 7. Разработанный технологический процесс вве- ден на одном из литейных предприятий Украины. 8. Данные проведенных исследований использу- ются при преподавании курса лекций по дисциплине «CAD/CAE в литейном производстве». Результаты проведенного расчета усадочных де- фектов: а – OBG7; б – OBG7/300 Рис. 7. а б Поступила 09.06.2019 23ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2019. № 3-4 (310-311) ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И ПРОЦЕССЫ ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ Received 09.06.2019 Анотація О.І. Пономаренко1, д-р техн. наук, проф., проф. кафедри ливарного виробництва, e-mail: 21ponomarenko@gmail.com, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3043-4497; О.П. Косенко2, фахівець з розробки та впровадження технологічних процесів, e-mail: olegkossenko@gmail.com; М.В. Швець1, викладач-стажист, e-mail: shvecjr@gmail.com; С.Д. Євтушенко1, студент 1Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, Україна 2АТ «Харківський машинобудівний завод «Світло шахтаря», Харків, Україна Застосування комп’ютерно-інтегрованного проєктування для нетехнологічних виливків шахтного обладнання У даній роботі показано можливість застосування комп’ютерно-інтегрованого проектування для отримання нетехнологічних виливків високої якості для шахтного устаткування. Використання CAD/CAE програм відкриває нові можливості для інженерів-технологів і конструкторів, значно скорочується час на розробку технологічних процесів і виготовлення оснастки. Це дозволяє заощадити витрати сплаву за рахунок прогнозування появи місць дислокації дефектів, зменшити брак виливків, а також дає можливість перевірки деталі на різні види навантажень на міцність на її віртуальній моделі. Нетехнологічний виливок «Направляючий» було представлено в 3D системі за допомогою програм SolidWorks і LVM- Flow. Виливок має вигляд перевернутого табурета з чотирма ніжками. Це зумовило появу у виливку великої кількості тонких і товстих стінок, які чергуються. У місцях переходів було встановлено галтелі. Для ліквідації у внутрішніх кутах виливка скупчення газоусадкової пористості було запропоновано збільшити товщину ніжок. Виливок має велику висоту. Щоб витримати гідростатичний напір металу, що заливається, було запропоновано використовувати піщано- смоляну суміш. Для ліквідації гарячих тріщин у виливку, при кристалізації в місцях сполучення кришки з ніжками було прийнято рішення встановити спеціальні стяжки між ніжками. Таке технологічне рішення усунуло появу тріщин у виливку. Установка екзотермічних прибутків дозволила збільшити ефективність роботи литниково-живильної системи за рахунок екзотермічної реакції при контакті розплаву з елементом і газовим тиском в прибутку; знизити брак стосовно дефектів усадкового характеру; зменшити металоємність прибутку (до 40 %) і технологічні припуски на механічну обробку прибуткових місць з 15–20 мм до 4–5 мм; дало можливість установки прибутків на будь-якій поверхні без порушення конфігурації виливку. Розроблений технологічний процес запроваджено на одному з ливарних підприємств України. Ключові слова Направляючий, формувальна суміш, ливарна форма, модельний комплект, LVMFlow, SolidWorks, комп’ютерно-інтегроване проектування, газоусадкова пористість, тріщина. 1. Alekhin, V.I., Akimov, O.V., Marchenko, A.P. (2010). Computer modeling of processes in the production of cast engine parts. Liteinoe proizvodstvo, no. 9, pp. 31–33 [in Russian]. 2. Alekhin, V.I., Belogub, A.V., Marchenko, A.P., Akimov, O.V. (2009). Computer-integrated modeling of casting processes in automobile pistons based on design and technological methods for designing engine parts. Engines of internal combustion, no. 2, pp. 101–104 [in Russian]. 3. Illarionov, I.E., Vasin, Yu.P. (1992). Molding materials and mixtures. Cheboksary: Publishing house Chuvash. University, 223 p. [in Russian]. 4. Titov, N.D., Stepanov, Yu.A. (1974). Foundry technology. Moscow: Mashinostroenie, 472 p. [in Russian]. 5. Kulakov, B.A. et al. (1988). Technology of production of casting molds: manual for laboratory and practical classes. Chelyabinsk: SUSU, 96 p. [in Russian]. 6. Vlasov, A.F., Vasil’ev, P.A. (1980). Designer’s reference book of the modern equipment. Moscow: Mashinostroenie, 125 p. [in Russian]. 7. Vasilevsky, P.F. (1974). Steel casting technology. Moscow: Mashinostroenie, 408 p. [in Russian]. 8. Mogilev, V.K., Lev, O.I. (1988). Caster handbook. Moscow: Mashinostroenie, 272 p. [in Russian]. REFERENCES 24 ISSN 2077-1304. МЕТАЛЛ И ЛИТЬЕ УКРАИНЫ. 2019. № 3-4 (310-311) ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА И ПРОЦЕССЫ ЛИТЬЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ Summary This article shows the possibility of using computer-integrated design to obtain high-quality non-technological castings for mining equipment. The use of CAD/CAE programs opens up new opportunities for process engineers and designers, significantly reduces the time to develop technological processes and manufacture of equipment. This saves the cost of the alloy by predicting the appearance of places of dislocation of defects, reduces the waste of castings, and also makes it possible to check the parts for various types of strength loads on its virtual model. The non-technological casting “Guide” was presented in a 3D system using SolidWorks and LVMFlow programs. The casting has the form of an inverted stool with four legs. This led to the appearance in the casting of a large number of thin and thick walls that alternate. In places of transitions fillets were installed. To eliminate the accumulation of gas shrinkage porosity in the internal corners of the casting, it was proposed to increase the thickness of the legs. The casting has a great height. To withstand the hydrostatic pressure of the poured metal, it was proposed to use a sand-resin mixture. In order to eliminate hot cracks in the casting, during crystallization in places where the lid with the legs mated, it was decided to install special ties between the legs. This technological solution eliminated the appearance of cracks in the casting. The installation of exothermic profits allowed to increase the operating efficiency of the gating system due to the exothermic reaction when the melt contacts the element and the gas pressure in the head; reduce defects on shrinkage defects; reduce the metal consumption of heads (up to 40 %) and technological allowances for the machining of head places from 15–20 mm to 4–5 mm; made it possible to install heads on any surface without disturbing the casting configuration. The developed technological process was introduced at one of the foundries in Ukraine. Guide, forming mixture, casting form, model kit, LVMFlow, SolidWorks, computer-integrated design, gas-cuting porosis, crack.Keywords О.I. Ponomarenko1, Doctor of Engineering Sciences, Prof., Professor at the Foundry Department, e-mail: 21ponomarenko@gmail.com, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3043-4497; O.P. Kosenko2, Specialist in the development and implementation of technological processes, e-mail: olegkossenko@gmail.com; M.V. Shvets1, trainee teacher, e-mail: shvecjr@gmail.com; S.D. Yevtushenko1, student 1National Technical University “Kharkiv Polytechnic Institute”, Kharkiv, Ukraine 2 Public Joint-Stock Company “Kharkiv Machine Building Plant "Svet shakhtyora", Kharkiv, Ukraine Application of computer-integrated design for non-technological castings of mine equipment

Применение компьютерно-интегрированного проектирования для нетехнологичных отливок шахтного оборудования

Institution

Similar Items