重型机床铸件底返雨淋浇注系统实验研究

本文研究底返雨淋式浇注系统。通过充型过程的水力模拟实验,测定了内浇口的流速、压力以及流量分配等物理参数,观察了充型过程中各局部的流动景象;在此基础上,考虑了底注时的充型效果,对其流动特性进行了理论分析,并对几种铸造缺陷的形成机理做了探讨,得出了一些与顶注式浇注系统截然不同的结论,并实现了机床床身类铸件底返雨淋浇注系统的计算机辅助设计。     

浇注方式对WCp/Fe复合材料耐磨性能的影响

为了探寻更适合当前工业应用的耐磨材料成型方法,采用消失模铸造工艺制备了WCp/Fe复合材料,研究了浇注方式对复合材料硬度和耐磨性的影响。结果表明:添加不同粒径的WC颗粒后,顶注、缝隙式浇注、底注3种浇注方式制备的复合材料试样硬度和耐磨性都得到了明显提高;与顶注和底注2种浇注方式的充型过程相比,缝隙浇注的充型过程较为平稳,所得试样的硬度及耐磨性较高,硬度及耐磨性随着试样中添加WC颗粒粒径的减小而升高;试样中添加WC颗粒粒径为5.5μm(2 500目)时,硬度达到HRC 50,耐磨性提高了2.21倍。不同浇注方式下制备复合材料试样硬度和耐磨性能的变化结果,可为消失模铸造WCp/Fe复合材料的工业生产及应用提供技术参考。     

基于CAE分析的铝合金壳形件浇注系统的优化研究

随着铝及铝合金铸件越来越广泛的应用,各应用领域对铝合金铸件成形工艺提出了更高的要求和更高的标准.但是,原始的侧端面浇口浇注系统在铸件过程中还存在诸多缺陷.为提高铝合金壳形件浇注系统的充型和凝固性能,基于CAE、ProCAST,以ZL102铝合金壳形件为研究对象,提出了中心浇口浇注系统的优化方案.经数值模拟分析可得出结论,将中心浇口浇注系统应用于ZL102铝合金壳形的过程中,充型与凝固情况得到明显的改善,系统得到了最终的优化.     

基于CAE分析的铝合金壳形件浇注系统的优化研究

随着铝及铝合金铸件越来越广泛的应用,各应用领域对铝合金铸件成形工艺提出了更高的要求和更高的标准.但是,原始的侧端面浇口浇注系统在铸造过程中还存在诸多缺陷.为提高铝合金壳形件浇注系统的充型和凝固性能,本文基于CAE、ProCAST,以ZL102铝合金壳形件为研究对象,提出了中心浇口浇注系统的优化方案.经数值模拟分析可得出结论,将中心浇口浇注系统应用于ZL102铝合金壳形的过程中,充型与凝固情况得到明显的改善,系统得到了最终的优化.     

垂直缝隙式浇注系统充型特性的数值模拟研究

本文利用数值模拟技术,对垂直缝隙式浇注系统的充型过程进行了研究.结果表明,缝隙厚度对金属液流状态具有很大影响,适当增大缝隙厚度可以有效改善金属液的充填状态.在缝隙浇道厚度较大的情况下,金属液充填过程较为平稳,基本上呈水平上升,这样就减少了充型过程中氧化夹杂缺陷,可以有效改善铸件的质量.     

R410A充注量对直膨式太阳能热泵热水器性能的影响

基于太阳能集热/蒸发器和冷凝器的分布参数均相流动模型、压缩机和电子膨胀阀的集总参数模型和系统制冷剂充注量模型,编制了以R410A为工质的直膨式太阳能热泵热水器系统性能模拟程序.在集热器出口过热度维持不变的条件下,计算了不同充注量下系统热性能参数,分析了充注量变化对系统热性能的影响特性.结果表明：随着制冷剂充注量的不断增加,蒸发压力和加热时间逐渐减小,压缩机瞬时功率和集热器集热效率逐渐增大;而且,制冷剂充注量的变化对冷凝压力和系统性能系数(COP)的影响很小.     

CO2热泵热水器充注量确定及系统实验研究

设计搭建蒸发器和气冷器均采用套管式换热器的跨临界CO2热泵热水器性能测试实验台,采用额定工况法理论计算系统充注量,实验研究充注量对系统性能的影响并确定系统最佳充注量.在最佳充注量下,实验研究节流阀开度和气冷器水流量的变化对系统性能的影响.结果表明,充注量的变化对排气压力、性能系数COP影响最大,对蒸发压力影响很小;节流阀开度过小会提高系统高压压力,增加系统能耗,而对产热水温度提升不大;只有气冷器水流量适中时,系统才能在较高的COP时提供温度满足使用要求的热水.     

制冷剂充注量对太阳能热泵热水器性能的影响

在建立太阳能集热/蒸发器和冷凝器的分布参数均相流动数学模型、压缩机和热力膨胀阀的集总参数数学模型和系统充注量模型的基础上,编制了直接膨胀式太阳能热泵热水器系统性能模拟程序.将模拟计算值和实验值进行了对比.基于此模型计算了不同充注量下系统的运行参数和性能参数,分析了充注量变化对加热时间、集热器出口过热度、蒸发压力、冷凝压力、压缩机功率、集热器集热效率及系统性能系数等的影响,指出了确定系统最佳充注量需考虑的主要因素.     

低压铸造充型过程的数值模拟技术

论述了低压铸造充型模拟的数学模型,由于低压铸造充填速度较慢、充型平稳,因此充型计算采用层流模型.采用SOLA-VOF算法对模型进行求解, 其中SOLA 法用于求解流体的速度场和压力场, VOF法用于处理自由表面.采用UG软件进行铸件三维造型,采用ProCAST软件进行网格划分,对叶轮的充型过程进行了模拟,并通过对叶轮的浇注试验,验证了低压铸造充型的数学模型及算法在保证模拟精度、提高计算效率上的有效性.     

V8进气管金属型重力铸造计算机模拟

采用Anycasting模拟软件对进气管金属型重力铸造进行充型和凝固模拟分析,比较了单边底注和双边底注浇注方案的影响。结果表明,单边底注浇注填充状态比较理想,补缩通道顺畅,基本消除了缩孔、缩松缺陷。     

基于Anycasting铸造模拟技术的DA5排气歧管产品研制

对铸件充型凝固过程数值模拟是提高铸件质量和铸造生产经济效益的重要途径之一．在DA5排气歧管新品研制开发基础上,以模拟仿真软件Anycasting为工具,在DA5排气歧管模具设计初期,对不同浇注系统进行了铸件充型过程三维数值模拟,为浇注系统设计方案选择提供依据．同时通过高级缺陷分析,对缩孔缺陷进行了预测,为DA5排气歧管工艺方案改进提供了方向,缩短了DA5排气歧管新品研制周期．     

小型CO2制冷系统最佳充注量的计算及实验研究

为了确定展示柜CO2制冷系统的最佳充注量及充注量对系统性能的影响,首先运用实验数据法和额定工况法对系统的充注量进行理论计算,在此基础上,进行了一系列实验研究.结果表明:针对小型传统制冷系统的充注量理论计算方法也适用于CO2系统,计算结果误差很小;应用实验数据法和额定工况法计算小型CO2制冷系统充注量,结果几乎相同;对于CO2跨临界制冷系统,如果采用回热循环,系统运行一段时间后将达到假临界状态,吸、排气温度产生突降.本研究可为小型CO2制冷系统最佳充注量的确定及如何维持系统高效运行提供理论指导.     

空心涡轮叶片陶瓷铸型微细结构负压吸注充型工艺研究

为了提高在基于光固化成型技术的空心涡轮叶片型芯、型壳一体化陶瓷铸型制造方法中陶瓷浆料对微细复杂结构的充型能力和铸型结构的完整性,提出了负压吸注凝胶注模工艺方法。以某型号空心涡轮叶片的冷却通道微孔为研究对象,利用细长管道充型原理,分析了凝胶注模工艺制造陶瓷铸型的充型行为。采用仿真分析的方法,在不同进出口压力差下,对冷却通道微孔简化模型负压吸注的充型情况进行模拟仿真,得到合理的负压吸注进出口压力差参考值,通过负压吸注实验和工业微米X射线成相系统检测对仿真结果进行验证。最后,分析了负压吸注工艺对陶瓷铸型性能的影响。研究结果表明:当氧化铝基陶瓷浆料固相体积分数为60%、负压吸注的进出口压力差为0.03 MPa时,可实现空心涡轮叶片冷却流道微孔结构的凝胶注模完整无缺陷充型,并且可以提高陶瓷铸型坯体的致密度和强度。     

薄壁件差压铸造的充型特点及影响因素

以水模拟实验模拟高强韧铝合金大型薄壁件的差压充型过程，研究了铸件壁厚、内浇口形状和数量对充型过程流体形态的影响。实验结果表明，铸件壁厚对临界加压速度和临界充型速度影响很大，铸件壁厚薄，临界加压速度和临界充型速度也越大，内浇口形状和数量对充型平稳性影响不显著。在此基础上，对某一大型薄壁舱体件进行了差压铸造浇注工艺设计和差压充型过程数值模拟，数值模拟结果说明，以水模拟实验数据的工艺参数所制订的差压铸造浇注工艺方案，实现了平稳逐层充型，为该类铸件的生产工艺提供了依据。     

AlSi9Mg变速箱下壳低压铸造工艺模拟及优化

为解决低压铸造过程中容易产生气孔、夹渣、缩松等问题,研究了铸造工艺参数对低压铸造AlSi9Mg变速箱下壳充型及凝固过程的影响。依据Pro/Engineer软件绘制2种不同浇注系统的变速箱下壳三维实体模型,利用ProCAST软件进行数值模拟,探讨浇注温度、铸型温度及充型压力等对AlSi9Mg变速箱下壳低压铸造时金属液充型及凝固过程的影响,以标准化正交表对实验结果进行有效分析。结果表明,较合理的工艺参数为浇注温度700℃、铸型温度350℃、充型压力45 kPa,在此工艺参数下铝合金变速箱下壳铸件缩孔、缩松缺陷体积由原来的1.537 cm~3降为1.425 cm~3。对AlSi9Mg变速箱下壳低压铸造工艺进行模拟研究,可为变速箱下壳低压铸造工艺的优化提供参考依据,具有实际应用价值。     

成果鉴定

浇注系统水模拟研究 “两类新型的浇注系统”鉴定会在我院召开 浇注系统是铸件铸造工艺设计的核心环节,直接影响铸件质量、能源利用、环境污染和成本。在铸件充型过程中,浇注开始阶段的渣、砂、气泡及冷金属,常导致夹渣、夹砂、气孔、冷隔和裂纹等铸造缺陷及废品(占全部废品的30～60%)。 针对当前我国所采用的苏联式浇注系统的缺点,我院铸造过程物理模拟研究室开展了浇注系统的水模拟研究,研制出“两类新型的浇注系统”,在大连第二机床厂应用后,取得了预期的效果。 1982年11月27日至29日,在我院召开了鉴定会,来自全国22个单位,共40余名代表…     

压铸充型过程的SPH方法建模及数值模拟

基于欧拉描述的数值方法在求解压铸充型过程自由表面问题时存在一定困难.为提高自由表面数值模拟的准确性,建立了基于纯拉格朗日描述的压铸充型过程光滑粒子流体动力学(SPH)方法计算程序.引入Monaghan边界模型建立了型腔壁面边界条件,通过划分入流区域粒子和流体粒子满足了入流边界条件.采用所编制的程序计算了Schmid验证...     

基于ProCAST软件优化压水堆核电站一回路弯管铸造工艺

利用ProCAST软件对压水堆核电站一回路90°弯管的充型和凝固过程进行了模拟.结果表明,浇注过程中金属液充型平稳,浇注系统设计符合顺序凝固原则.利用固相率法预测了弯管易出现缩孔缩松的位置,优化设计后获得了无缩孔缩松的弯管铸造工艺.研究表明,运用ProCAST软件有利于提高弯管铸件的工艺出品率.     

铸造过程的CAE数值模拟技术

铸件充型凝固过程数值计算以铸件和铸型为计算域，包括熔融金属流动和传热数值计算，浇注系统设计，模具设计等．铸造过程数值模拟技术是利用计算机技术来改造和提升传统铸造技术，现阶段的铸造CAE（Computer Aided Erlgineering）软件能够准确地预测铸件在充型凝固过程中可能产生的缺陷，进行工艺优化，缩短实验周期，提高铸件质量，降低生产成本．     

一种基于GEP的程序不变量动态发现方法

利用GEP(基因表达式编程)获取最优解的函数发现能力和数学理论的精确计算能力获得较客观的程序不变量的预置形式,能够进行目前技术没有处理的函数型程序不变量的发现生成工作.在函数型程序不变量范围内,有效地克服了目前程序不变量发现技术中存在的两个缺点,即计算盲目性与程序不变量形式预置的主观性.整个工作可以理解为是对目前程序不变量发现技术的一个扩展,它拓广了原有技术可发现的程序不变量种类,增大了从程序运行轨迹数据中发现更多不变量的可能性.