張?jiān)破?/p>

基于ProCAST的制動(dòng)鑄件精確成形數(shù)值模擬與工藝提升

張?jiān)破?/p>

（常熟天地煤機(jī)裝備有限公司，江蘇 常熟 215500）

針對(duì)排氣制動(dòng)閥鑄造工藝控制不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生缺陷這一問(wèn)題，結(jié)合模擬分析，提出合理的鑄造工藝方案，以減少鑄件缺陷?；赑roCAST軟件對(duì)蝶閥閥體鑄造工藝進(jìn)行模擬，研究閥體鑄件在充型、凝固過(guò)程中的速度場(chǎng)、溫度場(chǎng)、固相率分布和缺陷分布，并根據(jù)模擬結(jié)果對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化。添加側(cè)冒口和冷鐵后，閥體的縮松縮孔缺陷得到了有效控制，缺陷體積減少了95%以上，獲得了完整鑄件。通過(guò)鑄造模擬有效指導(dǎo)了排氣制動(dòng)用蝶閥的生產(chǎn)實(shí)踐，優(yōu)化了生產(chǎn)工藝，節(jié)約了生產(chǎn)成本。

ProCAST；排氣制動(dòng)閥；球墨鑄鐵；數(shù)值模擬；鑄造缺陷

煤礦機(jī)械和工程機(jī)械常通過(guò)控制尾氣的排放來(lái)實(shí)現(xiàn)輔助制動(dòng)，即排氣制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)這一功能的關(guān)鍵部件稱為排氣制動(dòng)閥。排氣制動(dòng)可以防止煤礦機(jī)械和工程機(jī)械在制動(dòng)過(guò)程中的側(cè)滑，并具有可以延長(zhǎng)輪胎使用壽命、節(jié)省燃料、保護(hù)行車(chē)制動(dòng)器等優(yōu)點(diǎn)。排氣制動(dòng)閥作為一種性價(jià)比較高的輔助制動(dòng)裝置，在煤礦機(jī)械和工程機(jī)械中得到了廣泛應(yīng)用[1-3]。排氣制動(dòng)閥總成主要有操縱缸分總成、聯(lián)接部分、蝶閥分總成3部分組成，其中蝶閥是排氣制動(dòng)閥中的重要部分，對(duì)整個(gè)排氣制動(dòng)閥的性能有重要影響。

排氣制動(dòng)用蝶閥在機(jī)械中應(yīng)用廣泛、需求量大，主要的生產(chǎn)方式是鑄造，若在鑄造過(guò)程中因工藝控制不當(dāng)產(chǎn)生內(nèi)部缺陷，會(huì)帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失。排氣制動(dòng)用蝶閥在鑄造過(guò)程中常見(jiàn)的缺陷主要有縮孔、裂紋、氣孔、渣孔、夾砂、冷隔等，其中最常見(jiàn)的是縮孔和裂紋，這些缺陷往往會(huì)導(dǎo)致鑄件報(bào)廢。因此，如何低成本地鑄造高質(zhì)量的排氣制動(dòng)用蝶閥對(duì)減少生產(chǎn)成本至關(guān)重要[4-5]。鑄造模擬仿真技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鑄造過(guò)程中金屬液充型和凝固的直觀觀察以及缺陷大小、分布的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)，從而優(yōu)化鑄造工藝，有效減少產(chǎn)品的研發(fā)周期和生產(chǎn)成本[6-12]。文中以排氣制動(dòng)用核心鑄件–蝶閥為研究對(duì)象，擬通過(guò)ProCAST軟件對(duì)蝶閥閥體鑄造工藝進(jìn)行有限元模擬，確定鑄件在澆注、充型、凝固過(guò)程中的溫度場(chǎng)、固相率分布和缺陷分布等關(guān)鍵影響因素，并根據(jù)鑄件實(shí)際工藝缺陷情況進(jìn)一步優(yōu)化模擬結(jié)果，以指導(dǎo)蝶閥類(lèi)鑄件的工藝設(shè)計(jì)[13-15]。

1 數(shù)值模型的建立

1.1 鑄件的三維模型設(shè)計(jì)與網(wǎng)格劃分

圖1為采用UG建模得到的蝶閥鑄件和澆注系統(tǒng)的三維模型。該鑄件采用頂部澆注，澆口在鑄件尾部法蘭的上方。由于鑄件尺寸較小，為了提高鑄件生產(chǎn)效率，采用一模四箱的生產(chǎn)工藝，鑄件尾端靠近澆道法蘭上下處各有一個(gè)凸臺(tái)，在此處的金屬液更傾向于最后凝固。鑄件主體為中空的圓柱狀，其壁厚為17 mm，內(nèi)部為導(dǎo)熱性良好的砂芯，上方的細(xì)長(zhǎng)圓柱體為鑄件的出氣孔[16-17]。

將三維模型導(dǎo)入到MeshCAST中進(jìn)行網(wǎng)格劃分和修復(fù)，為了保證計(jì)算精度，鑄件網(wǎng)格劃分尺寸較小。QTR Si4Mo1鑄件面網(wǎng)格示意圖如圖2所示，劃分完成后共有面網(wǎng)格71 834個(gè)，體網(wǎng)格約131萬(wàn)個(gè)。

圖1 QTR Si4Mo1鑄件及澆注系統(tǒng)的三維圖

圖2 QTR Si4Mo1鑄件面網(wǎng)格示意圖

1.2 材料熱物性參數(shù)與模擬參數(shù)設(shè)置

鑄件材質(zhì)為QTR Si4Mo1球墨鑄鐵，鑄型材料為Resin Bonded Sand，鑄件與鑄型之間的接觸面換熱類(lèi)型為COINC，換熱系數(shù)設(shè)置為500 W/(m2·K)，采用砂型重力鑄造，澆注時(shí)間為25 s，澆注溫度選擇1 480 ℃，鑄型的初始溫度為20 ℃，冷卻方式選擇空冷，計(jì)算結(jié)束條件為鑄件溫度達(dá)到800 ℃[18-20]。使用ProCAST軟件內(nèi)置數(shù)據(jù)庫(kù)計(jì)算的材料熱物性參數(shù)如圖3所示。

2 初步模擬結(jié)果及分析

2.1 充型過(guò)程分析

圖4為鑄件澆注的充型速度場(chǎng)。在澆注初期，金屬液的流動(dòng)速度較大，當(dāng)澆注至40%時(shí)，從圖4b圈出部分可以看到金屬液流速突增，該過(guò)程是金屬液從鑄件上部沿著型芯流至鑄件底部的過(guò)程，這個(gè)過(guò)程易發(fā)生卷氣夾渣。在充型末期，金屬液從下到上充滿整個(gè)型腔，速度較為緩慢。

充型過(guò)程中溫度場(chǎng)的變化情況可以反映出金屬液流動(dòng)過(guò)程中的溫度差異。QTR Si4Mo1鑄件充型過(guò)程溫度場(chǎng)如圖5所示。圖5c中箭頭所指位置的溫度低于周?chē)鷧^(qū)域溫度，說(shuō)明此處先于周?chē)鷧^(qū)域凝固。鑄件充型完成后，圖5d中箭頭所指的法蘭盤(pán)處由于遠(yuǎn)離內(nèi)澆道并且型壁較厚，也出現(xiàn)了先凝固區(qū)域，這會(huì)導(dǎo)致周?chē)慕饘僖弘y以補(bǔ)縮進(jìn)而影響澆注質(zhì)量[21-22]。

2.2 凝固過(guò)程分析

2.2.1 凝固過(guò)程溫度場(chǎng)

凝固過(guò)程的溫度場(chǎng)變化情況可以作為判斷鑄件內(nèi)部縮松縮孔情況的一個(gè)重要參考，可以用于預(yù)測(cè)鑄件的凝固順序以反映出鑄件熱節(jié)的部位。鑄件凝固過(guò)程中的固相率分布情況和凝固時(shí)間如圖6所示。由圖6d中圈出部位可知，當(dāng)整體凝固80%時(shí)，鑄件法蘭盤(pán)仍存在金屬液，這是明顯的液相隔離現(xiàn)象，有很大概率出現(xiàn)縮松縮孔缺陷。

圖3 合金熱物性參數(shù)

圖4 鑄件澆注的充型速度場(chǎng)

2.2.2 順序凝固過(guò)程

通過(guò)觀察和分析鑄件的凝固順序可以確定因金屬液最后凝固而孤立無(wú)補(bǔ)縮的區(qū)域，這種區(qū)域有極大概率產(chǎn)生缺陷。在鑄件順序凝固過(guò)程中固相率小于60%的區(qū)域如圖7所示。從圖7f可以看出，鑄件的最后凝固區(qū)域?yàn)榉ㄌm盤(pán)處，該處是最易產(chǎn)生缺陷的位置。

圖5 QTR Si4Mo1鑄件充型過(guò)程溫度場(chǎng)

2.3 缺陷分析

ProCAST鑄造模擬軟件可以預(yù)測(cè)出最可能存在縮松縮孔的區(qū)域。鑄件在凝固后的缺陷分布情況如圖8所示，鑄件內(nèi)部的顆粒就是缺陷所在位置。根據(jù)ProCAST軟件統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，平均孔隙體積為1.656 5 cm2。

從圖8可以看出，顆粒集中的區(qū)域在法蘭盤(pán)處，這意味著縮松縮孔等缺陷主要出現(xiàn)在此處，與凝固過(guò)程分析結(jié)果一致，這主要是因?yàn)榉ㄌm盤(pán)遠(yuǎn)離內(nèi)澆道并且型壁厚度較大。由圖7f可知，當(dāng)鑄件凝固60%時(shí)，內(nèi)澆道和鑄件中段優(yōu)先凝固，導(dǎo)致補(bǔ)縮通道堵死，金屬液無(wú)法及時(shí)補(bǔ)縮，最終在法蘭盤(pán)處形成孤立的液相區(qū)，進(jìn)而形成縮松縮孔缺陷。綜上，鑄件熱節(jié)較大、澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)（凝固順序）不合理是導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生鑄造缺陷的主要原因[23-24]。

圖6 固相率分布和凝固時(shí)間

圖7 QTR Si4Mo1 鑄件順序凝固過(guò)程中固相率小于60%區(qū)域

圖8 鑄件在凝固后的缺陷分布情況

3 鑄造工藝改進(jìn)

3.1 工藝優(yōu)化方案

根據(jù)上述分析確定了縮松縮孔可能出現(xiàn)的區(qū)域，并由鑄件充型和凝固過(guò)程可知，上述澆注系統(tǒng)不利于鑄件順序凝固，因此對(duì)蝶閥的鑄造工藝進(jìn)行改進(jìn)，主要的改進(jìn)措施是添加側(cè)冒口和冷鐵，具體改進(jìn)方案如下。

1）設(shè)置側(cè)冒口。由于鑄件法蘭盤(pán)處存在部分縮松縮孔，選擇添加側(cè)冒口進(jìn)行補(bǔ)縮，并且為了方便工藝操作采取通用冒口。通用冒口的設(shè)計(jì)方法遵循順序凝固的原則，即凝固時(shí)間冒口>冒口頸>鑄件。在鑄型中，冒口的型腔是存貯液態(tài)金屬的空腔，在蝶閥凝固過(guò)程中補(bǔ)給金屬液可以防止縮松、縮孔、排氣和集渣[25-26]。

2）設(shè)置冷鐵。如圖9所示，在上述模擬缺陷集中的法蘭盤(pán)處設(shè)置2塊冷鐵，具體冷鐵放置位置與大小如圖9a和圖9b所示。選用1號(hào)冷鐵的目的是幫助冒口補(bǔ)縮法輪盤(pán)，選擇2號(hào)冷鐵的目的是補(bǔ)縮鑄件后下方的縮松、縮孔。

圖9 側(cè)冒口的位置、冷鐵的位置和尺寸

3.2 優(yōu)化方案模擬結(jié)果分析

基于上述對(duì)鑄件添加側(cè)冒口和冷鐵的工藝改進(jìn)方案，下面詳細(xì)分析工藝改進(jìn)后鑄件的凝固過(guò)程以及縮松縮孔的位置及其體積大小。工藝優(yōu)化后鑄件的凝固過(guò)程如圖10所示，由于鑄件是一模四腔，設(shè)置1#為未設(shè)冷鐵的鑄件，2#為設(shè)置冷鐵的鑄件（作為對(duì)照組）。

3.2.1 順序凝固過(guò)程分析

從圖10a可以看出，當(dāng)凝固50%時(shí)，1#鑄件法蘭盤(pán)底部仍有金屬液存在，而2#鑄件法蘭盤(pán)底部金屬液已經(jīng)凝固，這意味著添加冷鐵的區(qū)域較未加冷鐵的區(qū)域凝固速度更快。蝶閥在設(shè)置冷鐵后按照自下到上的順序凝固，凝固過(guò)程中的孤立液相區(qū)消失，這有利于減少鑄件底部的縮松縮孔。

圖10 工藝優(yōu)化后的凝固過(guò)程

3.2.2 縮松、縮孔

工藝改進(jìn)后縮松縮孔的分布情況如圖11所示。可以看出，在鑄件加設(shè)冷鐵和冒口后，法蘭盤(pán)的縮松有明顯改善，圖11鑄件中的平均孔隙體積為0.081 5 cm2，較改進(jìn)前下降了95%，缺陷大部分轉(zhuǎn)移至冒口中，說(shuō)明冒口和冷鐵起到了良好的冷卻和補(bǔ)縮作用，設(shè)置冷鐵和冒口這一工藝是合理的。

圖11 工藝改進(jìn)后的縮松縮孔分布

圖12為改進(jìn)工藝后的鑄件。因?yàn)槊翱诤屠滂F的配合以及鑄造工藝方案的提升，獲得了完整無(wú)缺陷的鑄件，成品率顯著提高。

圖12 改進(jìn)工藝后的完整毛坯鑄件

4 結(jié)論

1）采用鑄造模擬軟件ProCAST研究了排氣制動(dòng)用蝶閥的鑄造過(guò)程，通過(guò)觀察和分析鑄件充型和凝固過(guò)程的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)、凝固順序、縮松縮孔等模擬結(jié)果，預(yù)測(cè)了可能出現(xiàn)缺陷的位置。

2）根據(jù)鑄件模擬結(jié)果提出了針對(duì)性改進(jìn)工藝，并通過(guò)設(shè)置冒口和冷鐵調(diào)控補(bǔ)縮效果，分析了改進(jìn)工藝的合理性。通過(guò)設(shè)置冒口和冷鐵等改進(jìn)工藝，鑄件內(nèi)部的缺陷消除了95%以上，優(yōu)化了生產(chǎn)工藝。

[1] 李勇. 某重型商用車(chē)系統(tǒng)及關(guān)鍵零部件可靠性分析[D]. 合肥: 合肥工業(yè)大學(xué), 2018: 66-75.

LI Yong. Reliability Analysis of a Heavy Commercial Vehicle System and Key Components[D]. Hefei: Hefei University of Technology, 2018: 66-75.

[2] 張利娟. 排氣制動(dòng)閥結(jié)構(gòu)原理及設(shè)計(jì)[J]. 汽車(chē)科技, 2017(3): 95-100.

ZHANG Li-juan. The Structure and Principle Design of Exhaust Brake Valve[J]. Auto Sci-Tech, 2017(3): 95- 100.

[3] 韓云濤, 劉柯軍, 張義和. 重型卡車(chē)排氣制動(dòng)閥支架失效有限元分析[J]. 失效分析與預(yù)防, 2013, 8(3): 145-150.

HAN Yun-tao, LIU Ke-jun, ZHANG Yi-he. Vibration Characteristics and Failure Analysis of a Heavy-Duty Truck Exhaust Brake Bracket Using Finite Element Technique[J]. Failure Analysis and Prevention, 2013, 8(3): 145-150.

[4] 宋正義. 鑄鋼蝶閥的缺陷分析及解決措施[J]. 科技視界, 2019(16): 32-34.

SONG Zheng-yi. Defect Analysis and Solution of Cast Steel Butterfly Valve[J]. Science & Technology Vision, 2019(16): 32-34.

[5] 徐志新, 余新泉, 顧洋, 等. 核級(jí)蝶閥閥體鑄造工藝數(shù)值模擬[J]. 材料科學(xué)與工藝, 2013, 21(1): 118-122.

XU Zhi-xin, YU Xin-quan, GU Yang, et al. Numerical Simulation of Casting Process for Nuclear Power Butterfly Valve Body[J]. Materials Science and Technology, 2013, 21(1): 118-122.

[6] SHANG Yong, PEI Yan-ling, GONG Sheng-kai, et al. Directional Solidification Behavior of Turbine Blades in DZ125 Alloy: Design of Blade Numbers on Assembly[J]. Rare Metals, 2020, 40(5): 1134-1144.

[7] DOU Yang-qing, BU Kun, DOU Yang-liu, et al. Reversing Design Methodology of Investment Casting Die Profile Based on ProCAST[J]. China Foundry, 2010, 7(2): 132-137.

[8] 劉夢(mèng)飛, 姚志浩, 董建新. 數(shù)值模擬在整鑄渦輪精密成形中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 精密成形工程, 2021, 13(1): 35-43.

LIU Meng-fei, YAO Zhi-hao, DONG Jian-xin. Application Status of Numerical Simulation in Precision Forming of Block Casting Turbine[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2021, 13(1): 35-43.

[9] 蔡虎, 王嘉誠(chéng), 付文笙, 等. 基于計(jì)算機(jī)模擬的支架鑄鋼件鑄造工藝設(shè)計(jì)及優(yōu)化[J]. 精密成形工程, 2019, 11(4): 153-161.

CAI Hu, WANG Jia-cheng, FU Wen-sheng, et al. Design and Optimization of Steel Casting Process for Bracket Based on Computer Simulation[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2019, 11(4): 153-161.

[10] 王倩, 吳亞夫, 吳劍濤, 等. ProCAST數(shù)值模擬在高溫合金精密鑄造中的應(yīng)用[J]. 金屬功能材料, 2019, 26(6): 32-36.

WANG Qian, WU Ya-fu, WU Jian-tao, et al. Application of ProCAST Numerical Simulation in Superalloy Investment Casting[J]. Metallic Functional Materials, 2019, 26(6): 32-36.

[11] KUMAR R, MADHU S, ARAVINDH K, et al. Casting Design and Simulation of Gating System in Rotary Ada-p-tor Using ProCAST Software for Defect Minimizati-on[J]. Materials Today: Proceedings, 2020, 22: 799-805.

[12] 聶金成, 諶黎明, 葉潔云, 等. 大型鑄鋼支架鑄造工藝數(shù)值模擬與優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 鑄造技術(shù), 2019, 40(11): 1178-1182.

NIE Jin-cheng, CHEN Li-ming, YE Jie-yun, et al. Numerical Simulation and Optimization Design of Cating Process for Large Cast Steel Brackets[J]. Foundry Technology, 2019, 40(11): 1178-1182.

[13] 葉升平, 管士飛, 熊凱, 等. 消失模鑄造DN1200蝶閥閥體實(shí)踐[J]. 現(xiàn)代鑄鐵, 2004(5): 48-50.

YE Sheng-ping, GUAN Shi-fei, XIONG Kai, et al. Practice to Produce DN1200 Butterfly Valves with EPC Process[J]. Modern Cast Iron, 2004(5): 48-50.

[14] 徐生龍, 肖太勝. 厚大斷面球鐵雙偏心蝶閥鑄造工藝優(yōu)化[J]. 特種鑄造及有色合金, 2018, 38(6): 648-650.

XU Sheng-long, XIAO Tai-sheng. Optimization of Casting Process of Double Eccentric Butterfly Valve with Thick and Large Cross Section[J]. Special Casting & Nonferrous Alloys, 2018, 38(6): 648-650.

[15] 陳永龍, 劉文川. 大型球墨鑄鐵件鑄造工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]. 熱加工工藝, 2011, 40(9): 195-199.

CHEN Yong-long, LIU Wen-chuan. Optimizing Design of Casting Process for Large Ductile Iron Castings[J]. Hot Working Technology, 2011, 40(9): 195-199.

[16] 馬煜林, 劉少華, 紀(jì)良鑫. 基于ProCAST吸鑄殼體鑄鋁件鑄造工藝設(shè)計(jì)[J]. 鑄造, 2021, 70(1): 94-98.

MA Yu-lin, LIU Shao-hua, JI Liang-xin. Casting Process of Aluminum Suction Valve Housing Based on ProCAST[J]. Foundry, 2021, 70(1): 94-98.

[17] 朱陽(yáng). 基于ProCAST的汽車(chē)掛車(chē)閥壓鑄工藝優(yōu)化[J]. 鑄造, 2019, 68(10): 1155-1158.

ZHU Yang. Optimization of Die Casting Process for Automobile Trailer Valve Basedon ProCAST[J]. Foundry, 2019, 68(10): 1155-1158.

[18] 楊亞杰. 鑄造模擬軟件ProCAST[J]. 智能制造, 2004, S1: 109-111.

YANG Ya-jie. Casting Simulation Software ProCAST[J]. Intelligent Manufacturing, 2004, S1: 109-111.

[19] 李日. 鑄造工藝仿真ProCAST從入門(mén)到精通[M]. 北京: 中國(guó)水利水電出版社, 2010: 201-220.

LI Ri. Casting Process Simulation ProCAST from Introduction to Mastery[M]. Beijing: China Water and Power Press, 2010: 201-220.

[20] 張川, 余瑾. 基于ProCAST的124D型主泵泵殼鑄造工藝設(shè)計(jì)及優(yōu)化[J]. 大型鑄鍛件, 2020(1): 14-17.

ZHANG Chuan, YU Jin. Casting Process Design and Optimization of 124D Main Pump Casing Based on ProCAST[J]. Heavy Casting and Forging, 2020(1): 14-17.

[21] 田淋禾, 李立新, 張超. 基于ProCAST的鋁合金減速機(jī)支架消失模鑄造工藝的模擬及優(yōu)化[J]. 鑄造工程, 2019, 43(5): 19-24.

TIAN Lin-he, LI Li-xin, ZHANG Chao. Simulation and Optimization of Casting Process for Aluminum Alloy Reducer Bracket Based on ProCAST Risers[J]. Foundry Engineering, 2019, 43(5): 19-24.

[22] 郭巨壽, 陶健全, 康鳳, 等. 發(fā)動(dòng)機(jī)活塞裙鑄造過(guò)程模擬及工藝優(yōu)化[J]. 精密成形工程, 2016, 8(6): 76-79.

GUO Ju-shou, TAO Jian-quan, KANG Feng, et al. Casting Process Simulation and Optimization of Engine Piston Skirt[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2016, 8(6): 76-79.

[23] 樊超, 王光明, 張挨元, 等. ProCAST模擬仿真技術(shù)在鑄鋼件缺陷預(yù)測(cè)中的應(yīng)用[J]. 鑄造技術(shù), 2019, 40(7): 705-707.

FAN Chao, WANG Guang-ming, ZHANG Ai-yuan, et al. Application of ProCAST Simulation Technology in Defect Prediction of Cast Steel Castings[J]. Foundry Technology, 2019, 40(7): 705-707.

[24] 白瑀, 張浩, 黃亮. 基于ProCAST的葉輪熔模鑄造數(shù)值模擬仿真及優(yōu)化[J]. 熱加工工藝, 2021, 50(11): 71- 75.

BAI Yu, ZHANG Hao, HUANG Liang. Numerical Simulation and Optimization of Impeller Investment Casting Based on ProCAST[J]. Hot Working Technology, 2021, 50(11): 71-75.

[25] 劉秀華. 基于ProCAST有限元模擬對(duì)襯板鑄造工藝參數(shù)的優(yōu)化[J]. 鑄造技術(shù), 2019, 40(7): 675-678.

LIU Xiu-hua. Optimization of Lining Casting Process Parameters Based on ProCAST Finite Element Simulation[J]. Foundry Technology, 2019, 40(7): 675-678.

[26] 王成玥, 胡清和, 陳峰. 基于ProCAST的殼座壓鑄數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化[J]. 特種鑄造及有色合金, 2019, 39(2): 143-146.

WANG Cheng-yue, HU Qing-he, CHEN Feng. Numerical Simulation and Processing Optimization of Die-Ca-st-ing Shell Seat Based on the ProCAST Software[J]. Sp-e-c-ial Casting & Nonferrous Alloys, 2019, 39(2): 143- 146.

Casting Numerical Simulation of Butterfly Valve for Exhaust Brake Based on ProCAST

ZHAGN Yun-ping

(Changshu Tiandi Coal Mining Equipment Co., Ltd., Jiangsu Changshu 215500, China)

The work aims to propose a reasonable casting process scheme in combination with simulation analysis to reduce the casting defects caused by improper control of exhaust brake valve during casting process. The ProCAST software was used for simulation of the butterfly valve casting process.The flow field, temperature field, solid rate distribution and defect distribution of the valve casting during mold filling and solidification were studied, and the process was optimized according to the simulation results.The results showed that the shrinkage porosity of the casting was effectively controlled, and the defect volume was reduced by more than 95% after the addition of side riser and cold iron. Through casting simulation, the production practice of butterfly valve for exhaust brake is effectively guided, the production process is optimized and the production cost is saved.

ProCAST software; exhaust brake valve; spheroidal graphite cast iron; numerical simulation; casting defects

10.3969/j.issn.1674-6457.2022.09.014

TG244；TG245

A

1674-6457(2022)09-0097-07

2022–02–13

中煤科工集團(tuán)上海有限公司科研開(kāi)發(fā)項(xiàng)目（02090804822Y）

張?jiān)破剑?968—），男，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)榈V山機(jī)械設(shè)計(jì)及制造工藝。

責(zé)任編輯：蔣紅晨