Ferromatrix: 将焊接的支座替换为模拟的铸件

将焊接结构替换为铸铁件通常是一个挑战。与此同时,它为铸造厂带来一个令人关注的机遇,去开拓新市场或新产品。

 

比利时Ferromatrix铸造厂为其姊妹公司Van de Wiele生产铸件,Van de Wiele是地毯和织物覆盖物织机领域的全球领导者。

 

对于一台新开发的地毯织机而言,其期望是采用以前焊接部件的模型,生产更具成本效益的类似于铸铁结构件的产品。其中包括一个被称为“分尺”的重量达1吨的6米长的铸件。为了生产此类长结构的铸件,必须解决如下两个挑战:

 

机械性能必须至少达到焊接部件的水平。通过采用新开发的含硅含量高的铁合金(具有高强度和高韧性)可以实现这一目标。此外,必须保证薄壁件的规定尺寸公差要求。铸件线性收缩和变形是受到凝固和冷却期间产生的残余应力的影响。

 

残余应力是不同厚度区域不均匀冷却和砂芯或铸件自身原因导致收缩的约束而产生的。尺寸精度的预测仅依据经验或试错对于该部件来说并不可取。

地毯织机中的6米长的分尺

此处,Ferromatrix的工程师依靠MAGMAstress的应用 - MAGMASOFT   ®模块用来预测残余应力和变形。第一次模拟显示原选定的铸造工艺布置导致分尺产生较大的垂直变形。

 

依靠改变部件设计来降低分尺铸件的变形似乎不太可能,因为在织布机内,可用设计空间有限。因此,Ferromatrix的铸造专业人员必须面临一个挑战:设计一个供选择的铸造工艺方案(将导致低水平变形但是保持平稳充填和无缩孔铸件)。在铸造领域经常会产生这样的冲突:冒口必需性自然产生的大量热量输入,导致维持定向凝固需要较大温度梯度。但是,铸件变形最小化要求铸件均匀冷却,而这又与降低温度梯度相关联。

 

借助于铸型充型、凝固和铸造应力的综合模拟,开发出了一个理想的铸造工艺布置方案。该方案的铸件变形在允许公差范围内,且其他部件的要求不作变动。

 

此工艺已经被成功应用于新织布机中的其他铸件。通过使用铸造工艺模拟,Ferromatrix第一次在实现其结构部件完善铸造工艺布置方面取得成功 – 不需要任何长期和大量的试错迭代。

采用原铸造工艺布置时分尺铸件的变形情况(上),采用优化后铸造工艺布置方案的部件变形。在Z轴方向的弯曲大大减少(下)

比利时Kortrijk-Marke的Ferromatrix NV 是纺织机械制造商 - Van De Wiele集团的一部分。1936年,其作为附属铸造厂开始经营活动。1978年,该铸造厂开始作为一家独立经营自负盈亏的铸造厂开展经营活动。拥有18000吨的年生产能力,Ferromatrix采用两条自动化无烘烤造型线生产各类球铁、灰铁、蠕墨铸铁、SiMo 和ADI铁铸件。铸造厂采用具有MAGMAiron 和MAGMAstress 模块的两个8核MAGMA5 许可证。