用现代技术重新改造过去

重新改造历史蒸汽机车是一项真正的挑战。英国铸造公司Boro被要求使用其原始设计和制造技术铸造发动机的关键部件。借助于MAGMASOFT®的优化方法,关键部件一次性铸造成功。

过去很少有东西能够像蒸汽机车沿着轨道轰鸣而过的场景和声音更能捕捉工程的想象力了。如果你认为这个场景以及用于生产出这些惊叹的机车的技能早已消失在历史中 - 那么你就错了!

Standard Steam Locomotive Company Limited (UK)正在使用英国铁路公司最初于20世纪50年代使用的原始设计图建造一辆全新的蒸汽机车。但是最终取消了这个原始机车的建造计划,由于进入了柴油发动机时代,所以并没有留下Clan类这一特殊蒸汽机车型。

20世纪60年代原始“Clan”类蒸汽机车的实例

该项目将消失的Clan类蒸汽机车重新引回到英国铁路。许多关键部件需要铸造,并保留原有设计。位于英国斯陶尔布里奇的Boro Foundry被选为生产210kg碳钢蒸汽蜘蛛排气歧管。这是一家成立60多年的现代家族企业,其生产范围涵盖各种等级的钢铁铸件。基于部件复杂性且所需数量较少(仅需要1件!),因此选择3D打印砂模作为制造方法。由于合金和3D打印模具的成本较高,因此“一次成功”的铸造将至关重要。

为开发和评估合适的铸造方法,我们寻求了Maxima Engineering(英国和爱尔兰共和国MAGMASOFT®代理商)的帮助。

使用MAGMASOFT®模拟原始铸造方法。该模拟表明在凝固期间有大面积孤立的钢水,如左下图所示。结果显示,铸件缩孔风险很高,如右下图所示。

 

原始方法:凝固模拟结果显示,液相孤岛(左)导致筋条区域中存在显著的缩孔(右)。

在对设计进行审查之后,决定在受影响筋条区域上方添加一小块补贴,添加一个冒口进行补缩(左下图)。这个小补贴实现了到冒口的定向凝固从而显著降低预测的缩孔风险(右下图)。

 

修改方法:添加的冒口可以向筋条区域(左)提供专用补缩金属,并显著降低预测缩孔水平(右)。

这种通过MAGMASOFT®重新设计的方案被铸造厂所采用。

 

装配期间的3D打印模具。标注区域为添加冒口的区域。

完成无孔隙的成品铸造

在添加冒口之后生产的歧管没有显示出缩孔,这种结果与MAGMASOFT ®预测的完全一样。从而节省了大量的焊补(如果允许)。

如今,Boro Foundry期待能开展更多类似项目。由于复杂铸件的生产量小,使得对3D打印砂模的需求增加,因此在开发过程中结合MAGMASOFT®的需求将成为实现“一次成功铸造”目标的关键。

 

Boro Foundry总部设在英国斯陶尔布里奇,已有60多年的历史。今天,该家族企业的生产范围涵盖各种钢铁铸件。材料范围包括灰口铸铁、碳钢、球墨铸铁、合金铁、耐蚀镍合金以及不锈钢等。Lye(斯陶尔布里奇)工厂的现代化生产基地可独立承担所有工艺步骤,从初次拉拔到铸造,再到完成高质量部件的CNC加工。铸件可以使用各种模制工艺制造。对于铁路铸件等特殊项目,单件重量根据金属类型可能分布在1kg至8,000kg的范围内。

www.borofoundry.co.uk

www.theclanproject.org

 

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