隔膜泵铸件铸造仿真的应用
摘 要：隔膜泵铸造件因为结构的特殊性，必须采用铸造件。但铸造件的质量控制一直是个普遍的难题。本文采用主流铸造分析软件对隔膜泵左腔体进行铸造仿真分析并进行了实物的验证。结果表明仿真结果能够准确地预测可能出现的铸造缺陷。为铸造件的质量控制提供了可靠的依据。
关键词：隔膜泵；铸造仿真；仿真计算
中图分类号：TH213 文献标识码：A
隔膜泵一般由曲轴、连杆、十字头及活塞等主要部件组成，其工作的基本原理相当于曲柄滑块机构。在主电机的驱动下，曲轴进行旋转运动，通过连杆带动十字头及活塞做往复运动，进而实现泵阀的开启、关闭，完成输送介质的吸、排过程。隔膜泵主要分为液力端和动力端两大部分，液力端主要是过流部件。由于液力端很多关键部件结构特殊，因此大多采用铸造件。也正是因为结构的特殊性，很多铸件的质量很难控制。近年来，铸造仿真方法越来越多地被应用到铸造件的质量控制中。因此将铸造仿真方法应用在隔膜泵铸造件的质量控制中显得势在必行。以液力端的左腔体为例，进行铸造仿真分析，对浇注和凝固过程进行计算，查看卷气、温度、粒子追踪、微缩孔的计算结果，并将仿真发现的缺陷与实际生产的铸件进行验证。
1.左腔体的仿真计算和验证
1.1 铸造建模及前处理。本文以左腔体为例，对其进行铸造仿真分析及实物验证工作。左腔体的三维模型如图1所示。在将模型导入软件前，根据实际铸造工艺建立带浇注系统及冒口三维仿真模型，如图2所示。将铸造模型导入软件中，设置好初始条件及需要打开的物理模型，如图3所示。计算过程中打开卷气、湍流、传热、粒子追踪模型，先进行浇注过程的计算，将浇注满后的结果进行凝固的接续计算，查看凝固后缩松缺陷的情况。仿真模型处理时需要填入铸件所用材质的热物性参数，由于国内缺少此材质的热物性参数数据，因此本研究中引用专业的热物性计算软件计算出来。
1.2 浇注仿真结果。浇注计算结果显示在浇注过程中，左腔体大端转弯处存在较重的卷气情况，如图4所示。粒子追踪计算是模拟浇注过程中是带入铸件的砂子等大颗粒杂质是否可以通过冒口排出去。图5显示在浇注结束后，所有小颗粒的粒子都排出到冒口中。从浇注的计算结果来看，沿着浇注进料方向的左腔体大端存在卷气现象，存在凝固后铸件有气孔的危险。粒子追踪结果表明此浇注系统能够将带入铸件的都少量固体小颗粒带出铸件，保证铸造质量。
1.3 凝固过程仿真。将浇注后的计算结果...
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