轴瓦合金层离心浇铸质量的数值模拟研究
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改进 工 艺参 数 ，减 少 或消 除 浇铸 缺 陷 ，提 高轴承 合 金 的 浇铸 质 量和 产 品性 能。
在 各 类 机 械 设 备 中 ，轴 承 是 极 其 重 要 的 零 部 件 ，轴 承 的效 能 直接 关 系 到 整个 机 器 的效 率 和安 全
１ 轴瓦合金层 浇铸 方法的选择 ．
采用 固相分数方法 ，分析了轴瓦合金层内部组织疏
松 的 形 成机 理 和规 律 。
ｏ Ｄ ３ｔ２ ‘ ４
第
绡班
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避 参 ｙ… “ ． ． Ｊ ， 热 工 。－ 加 磊 一
别重 要 。
液态金属充型时间短并伴有传热现象 ，使流场和温
度 场 都处 在 变 化 之 中且 相互 影 响 ，在流 场 区域不 断 扩 大 的 同时 ， 自 由表 面 的 位 置 和 位 向也 在 不 断 变
化 。此外 ，金 属液 与 铸 型 间的 热 阻 、 型壁 状 况 、入
目前 ，在 低 碳 钢基 体 上 浇铸 合金 是 通 常 使用 的 轴 瓦 制 造 工艺 方 法 。但 是 采用 该 工 艺制 造 的 产 品质 量 往 往 不 易保 证 ，尤 其 是 铸铁 基 体 上浇 铸 合 金 层 ， 经 常容 易 出现 浇 铸 气孔 、夹渣 、缩 孔和 疏 松 等严 重 影 响产 品 质量 的 缺 陷 。这 些缺 陷的 形成 与 浇 注和 凝
运行 。在较大冲击、压力和相互滑动过程 中，轴瓦
容 易发 生磨 损 ，严重 时 轴 瓦 与轴 承 发生 咬 合 现象 ， 从 而 引起 “ 瓦 ” 事 故 。 导 致 轴 承 烧 瓦 的 原 因 较 烧
多 ，如 设 计结 构 不 合理 ，制造 工 艺 不佳 ，瓦 面硬 度
不均 ，瓦 面变 形 ，合金 层 与瓦 背 粘 合不 良 ，以及 供
量 的缺 陷 ，利 用Ｐ ｏ ａ ｔ 件模 拟 了轴 承 合 金 的 离心 浇铸 过 程 ，通 过 观 察 动 态模 拟 过 程 中的金 属 液凝 固 情 ｒ ｃ ｓ软
况 、金 属 液 与铸 型 基体 的结合 强度 、浇铸 层 的缩 孔 情 况 ，预 测 可 能会 导 致 的产 品质 量 问题 。根 据 浇铸 缺 陷
轴承在生 产过 程 中内部 需要浇 铸合 金层 ，浇铸方 法通 常采 用离心浇 铸 。离 心浇铸 工艺是 将金属 液浇进 旋转 铸型 ，金属液 在离心 力作用 下充填 铸型并凝 固成 形 的铸造方 法 。为了得到 更加切 合生产 实际的 轴承 合 金浇铸 质量 ，本文 主要 使用卧式离心浇铸 方法 。
２ 离心浇铸 的充型数值模拟 ．
液态金属的充型过程是离心铸件形成的第一阶
段 ，了解 并 控制 过 程 是获 得 优 质铸 件的 重 要 条件 。
油不足甚至断油、偏载过载等 ，容易引起运行中瓦
面 鼓 泡 、磨 损 、合 金 片 状 剥 落 、 塑 性 流 动 及 龟 裂 等 ，尤 其 容 易导 致产 生 微 裂纹 的 蠕 变现 象 。为确 保 合金 轴 瓦 的安 全 运行 ，提 高和 保 证 轴瓦 质量 显得 特
流条件、结晶潜热及固相率等都会影响充型过程 ，
使 离 心 浇铸 充 型 过程 的 计 算机 模 拟 成 为 了相 当复 杂 的数 值模 拟 问题 。
固过程密切相关。生产过程中控制稍有不慎就会导 致轴瓦的报废 。为提高轴瓦合金层的浇铸质量 ，本 文采用数值模拟方法 ，模拟轴瓦和合金 层在浇铸和
轴瓦合金层离心浇铸质量的
数值模拟研究
太原科技 大学机械 工程 学院 （ 山西 ０ ０ ２ ） 王建 梅 ３ ０ ４ 康建峰 张 博 陈洪 明 吉宏斌
哈尔滨 电机厂滑动轴承 事业部 （ 黑龙江 １ ０ ４ ）黄 玉琴 ００ ５
高书江
【 摘要】在轴承合金层制备过程 中，针对可能 出现 的浇铸 气孔、夹渣、脱壳、开裂等严重影响产 品质
凝 固过 程 中的 温 度场 分 布 和浇 铸 层 的缩 孔 情 况 。并
３ 轴瓦模型与 浇铸 参数的设置 ．
（ ）轴瓦模型 根据零件图样 ，利用Ｐ ｏＥ １ ｒ— 软
件 进 行 三 维 实 体 简 化 模 型 建 模 ，如 图 １ 示 。模 型 所 保存为Ｉ Ｓ 来自百度文库Ｅ 文件 后 ，导 入Ｐ ｏ ａｔ 件 进 行 有 限 元 ｒｃ ｓ 软 网格 划分 与 数 值 模拟 。本 文计 算 中零件 部 分 单 元数 量 为 ３３ ２ 个 ，节 点数 为７ ３ ９ 。 ５８４ ６２个
在 各 类 机 械 设 备 中 ，轴 承 是 极 其 重 要 的 零 部 件 ，轴 承 的效 能 直接 关 系 到 整个 机 器 的效 率 和安 全
１ 轴瓦合金层 浇铸 方法的选择 ．
采用 固相分数方法 ，分析了轴瓦合金层内部组织疏
松 的 形 成机 理 和规 律 。
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绡班
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避 参 ｙ… “ ． ． Ｊ ， 热 工 。－ 加 磊 一
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液态金属充型时间短并伴有传热现象 ，使流场和温
度 场 都处 在 变 化 之 中且 相互 影 响 ，在流 场 区域不 断 扩 大 的 同时 ， 自 由表 面 的 位 置 和 位 向也 在 不 断 变
化 。此外 ，金 属液 与 铸 型 间的 热 阻 、 型壁 状 况 、入
目前 ，在 低 碳 钢基 体 上 浇铸 合金 是 通 常 使用 的 轴 瓦 制 造 工艺 方 法 。但 是 采用 该 工 艺制 造 的 产 品质 量 往 往 不 易保 证 ，尤 其 是 铸铁 基 体 上浇 铸 合 金 层 ， 经 常容 易 出现 浇 铸 气孔 、夹渣 、缩 孔和 疏 松 等严 重 影 响产 品 质量 的 缺 陷 。这 些缺 陷的 形成 与 浇 注和 凝
运行 。在较大冲击、压力和相互滑动过程 中，轴瓦
容 易发 生磨 损 ，严重 时 轴 瓦 与轴 承 发生 咬 合 现象 ， 从 而 引起 “ 瓦 ” 事 故 。 导 致 轴 承 烧 瓦 的 原 因 较 烧
多 ，如 设 计结 构 不 合理 ，制造 工 艺 不佳 ，瓦 面硬 度
不均 ，瓦 面变 形 ，合金 层 与瓦 背 粘 合不 良 ，以及 供
量 的缺 陷 ，利 用Ｐ ｏ ａ ｔ 件模 拟 了轴 承 合 金 的 离心 浇铸 过 程 ，通 过 观 察 动 态模 拟 过 程 中的金 属 液凝 固 情 ｒ ｃ ｓ软
况 、金 属 液 与铸 型 基体 的结合 强度 、浇铸 层 的缩 孔 情 况 ，预 测 可 能会 导 致 的产 品质 量 问题 。根 据 浇铸 缺 陷
轴承在生 产过 程 中内部 需要浇 铸合 金层 ，浇铸方 法通 常采 用离心浇 铸 。离 心浇铸 工艺是 将金属 液浇进 旋转 铸型 ，金属液 在离心 力作用 下充填 铸型并凝 固成 形 的铸造方 法 。为了得到 更加切 合生产 实际的 轴承 合 金浇铸 质量 ，本文 主要 使用卧式离心浇铸 方法 。
２ 离心浇铸 的充型数值模拟 ．
液态金属的充型过程是离心铸件形成的第一阶
段 ，了解 并 控制 过 程 是获 得 优 质铸 件的 重 要 条件 。
油不足甚至断油、偏载过载等 ，容易引起运行中瓦
面 鼓 泡 、磨 损 、合 金 片 状 剥 落 、 塑 性 流 动 及 龟 裂 等 ，尤 其 容 易导 致产 生 微 裂纹 的 蠕 变现 象 。为确 保 合金 轴 瓦 的安 全 运行 ，提 高和 保 证 轴瓦 质量 显得 特
流条件、结晶潜热及固相率等都会影响充型过程 ，
使 离 心 浇铸 充 型 过程 的 计 算机 模 拟 成 为 了相 当复 杂 的数 值模 拟 问题 。
固过程密切相关。生产过程中控制稍有不慎就会导 致轴瓦的报废 。为提高轴瓦合金层的浇铸质量 ，本 文采用数值模拟方法 ，模拟轴瓦和合金 层在浇铸和
轴瓦合金层离心浇铸质量的
数值模拟研究
太原科技 大学机械 工程 学院 （ 山西 ０ ０ ２ ） 王建 梅 ３ ０ ４ 康建峰 张 博 陈洪 明 吉宏斌
哈尔滨 电机厂滑动轴承 事业部 （ 黑龙江 １ ０ ４ ）黄 玉琴 ００ ５
高书江
【 摘要】在轴承合金层制备过程 中，针对可能 出现 的浇铸 气孔、夹渣、脱壳、开裂等严重影响产 品质
凝 固过 程 中的 温 度场 分 布 和浇 铸 层 的缩 孔 情 况 。并
３ 轴瓦模型与 浇铸 参数的设置 ．
（ ）轴瓦模型 根据零件图样 ，利用Ｐ ｏＥ １ ｒ— 软
件 进 行 三 维 实 体 简 化 模 型 建 模 ，如 图 １ 示 。模 型 所 保存为Ｉ Ｓ 来自百度文库Ｅ 文件 后 ，导 入Ｐ ｏ ａｔ 件 进 行 有 限 元 ｒｃ ｓ 软 网格 划分 与 数 值 模拟 。本 文计 算 中零件 部 分 单 元数 量 为 ３３ ２ 个 ，节 点数 为７ ３ ９ 。 ５８４ ６２个