涨紧轮铸造工艺数值模拟

为缩短生产周期,降低生产成本,同时达到提高涨紧轮铸件质量的目的,利用Pro CAST软件对矿用涨紧轮铸造方案进行模拟优化.研究表明:在冒口根部安放保温套,可以减缓冒口内金属液的凝固使该处热节上移,同时延缓铸件上部金属液的凝固,促进自下而上顺序凝固的实现.从而使冒口根部的缩孔缩松缺陷脱离铸件上表面,底部的缩孔缩松缺陷大部分成堆分布于铸件底部轴心处.因此,对于涨紧轮,通过Pro CAST模拟,证明侧底面切线引入式浇注并且铸体带保温套的铸造工艺为最优方案.     

平衡补缩铸造工艺原理

介绍了平衡补缩铸造方法，并通过对铸件凝固时间所进行的理论推导与分析，解决了平衡补缩铸造工艺中铸件体收缩时间与冒口金属补缩时间达到平衡的关键问题，可消除铸件缩松及组织疏松等铸造缺陷，提高铸件机械性能和使用寿命。     

空心微珠保温冒口的研制与应用

在铸造生产中采用空心微珠制作保温冒口,在大、中、小型铸钢件上应用,保温效果良好,延长了冒口的凝固时间,不仅消除了铸件的缩孔及缩松等缺陷,而且冒口的补缩效率明显提高,由原来的20％,提高到30％-40％。铸件工艺出品率由原来的60％,提高到70％-73％。大量节约了金属液,节省了人力及能源。     

球墨铸铁液压件发热冒口的研究

耐高压的液压件采用球墨铸铁(简称“球铁”)材质是一项先进技术。但是球铁的补缩困难,特别是对薄壁、复杂的液压件,热节处易产生缩松而导致铸件的渗漏,这是采用球铁生产液压件的关键问题。我们采用发热冒口解决球铁液压件的补缩问题。研究结果表明:发热冒口套热损失率比普通砂型冒口降低53％,等效模数约为几何模数(砂型冒口的模数)的两倍。节约冒口金属的50～80％,解决了普通砂型冒口解决不了的球铁液压件的补缩问题。     

基于MAGMASOFT的大型铝合金叶轮铸造工艺模拟

设计了一种大型铝合金叶轮铸件的砂型铸造工艺方案。应用铸造模拟软件MAGMASOFT,对铸件的充型过程、卷气缺陷分布及温度场分布状况进行模拟计算。通过分析认为铸件产生缺陷的主要原因是口环处冒口设计不合理,提出应在口环处冒口加设保温套增加冒口的补缩作用。模拟验证结果表明,优化工艺后铸件缩孔、缩松问题得到有效解决。     

铸铁件均衡凝固与冒口设计

本文从铸铁件收缩量的不确定性和收缩速度的可变性出发,通过对铸件收缩和膨胀的动态叠加、冒口与铸件接触热节的分析,指出铸件表观收缩时间就是冒口补缩作用中止时间。为此,冒口不必要晚于铸件凝固,冒口不应该放在铸件的几何热节上。传统的顺序凝固原则,是按热节圆比例放大的方法确定厚大铸铁件的冒口,其中存在错误。本文根据均衡凝固原则、有限补缩的方法,推荐了厚大铸铁件的顶冒口尺寸系列。经生产验证,稳定可靠,取得了显著的经济效果。     

DNP/HMX熔铸炸药成型工艺研究

3，4-二硝基吡唑（DNP）在能量密度、安定性等方面性能优异，是具有广阔应用前景的新型熔铸炸药载体. 为研究DNP基熔铸炸药装药工艺和成型规律，以DNP/HMX（40/60）熔铸炸药为实验配方，采用数值模拟与实验验证相结合的方法，研究冒口预热工艺对DNP/HMX熔铸炸药装药冷却凝固时间与装药缺陷的影响规律，并在此基础上通过数值模拟方法研究大尺寸DNP/HMX熔铸炸药成型工艺. 结果表明:冒口预热工艺能够改变装药内部凝固顺序，保证补缩通道持续畅通，从而有效减少药柱内缩松产生；装药尺寸对炸药成型过程影响显著:随着装药尺寸增加，相同工艺条件下药柱冷却耗时大幅延长，缩松占比明显上升，需要更高冒口预热温度消除药柱内缩松；尺寸超过临界值后，仅靠冒口预热工艺已无法消除药柱内部缩松.      

球墨铸造铁缩松的形成机理与防止方法

本文从文献分析得出了球铁缩松的形成机理,从机理出发得到了若干生产工艺上应遵循的原则。作者用实验部分地验证了所提出的机理,而工艺原则都在实验中得到了证实,从而归纳了一系列结论。这些结论提出了某些与当前生产上应用的完全相反的观点,主要的有:球墨铸铁虽有比较大的缩松倾向,但仍具有自身补缩的可能性;球铁可以不用冒口而消除缩松,其条件是刚度大的铸型、同时凝固、在外壳完全封闭下凝固;顺序凝固也可以消除宏观缩松,但铸件质量比不用冒口时为差;球铁铸件内除常见的宏观缩松外,在肉眼不能发现缩松的所谓“健全”部分,实际上是不健全的,其中有微观缩松;球铁的体积收缩值是一个条件性的数值,它随铸型条件不同而变;用金属型来生产球铁铸件是一个比较合适的方法。     

GE构架的铸造模拟分析及工艺改进

GE构架为机车上的一个关键零件,服役时承受重载和频繁的冲击载荷作用.因而要求该件组织致密,不允许有缩孔,缩松和气孔等缺陷.本文先运用Pro/e软件对GE构架进行实物造型,然后利用MAGMAsoft软件对铸件充型和凝固过程进行模拟,预测铸件可能发生缩孔、缩松缺陷的位置,最后针对模拟结果进行铸造工艺优化改进并进行生产实验.实验结果表明,工艺改进后得到的铸件热节缺陷几乎消失了,缩松或缩孔缺陷也相应地减少.     

铸件冒口设计的原则及方法

本文归纳了铸件冒口设计的五条原则。分析了铸钢件不同冒口设计的理论依据和计算公式，强调冒口离开热节动态顺序凝固的适用性。介绍了铸铁件均衡凝固冒口设计的理论及应用实例。     

QT500-7井盖上表面缩凹形成机理及防治措施

球铁井盖用大平面朝上的浇注工艺,在其筋或筋与筋交汇处的上表面常会出现一些缩凹,严重影响井盖的质量,甚至造成较高的废品率。通过分析缩凹部位的微元体凝固过程及缩凹形成机理,比较了井盖结构改进前后热节圆直径的变化,结果认为：防止缩凹的关键是保证实现顺序凝固,保持浇注过程中补缩通道畅通。并从结构设计及铸造工艺设计两方面提出了防止球铁井盖上表面缩凹的措施,这些方法在生产实践中已得到检验。     

球墨铸铁件凝固过程三维数值模拟

根据卡赛提出的球墨铸铁件补缩原理,本文对球墨铸铁件凝固过程中的体积变化进行直接数值模拟,将模拟结果换算整理成铸件表现密度与浇注结束后时间的关系曲线,按此曲线,可根据冒口颈封闭时间来判断收缩缺陷的有无及严重程度。数值计算中考虑了共晶前期的温度回升、铸件和铸型间的紧密接触、二次收缩和铁水回流等球墨铸铁件的特有现象。对于试样中的收缩缺陷的程度和位置,数值模拟结果与实验结果基本符合。     

运用均衡理论改进D6110ZQ型柴油机曲轴铸造工艺

运用均衡凝固理论,分析改进D6110ZQ曲轴铸造工艺,结果表明合理地设置冷铁,可以减少曲轴的缩孔或缩松缺陷,或者可使缩孔移至不影响曲轴性能的中心部位;选择适合的冒口颈尺寸,利用冒口颈的自适应调节的作用,利用冒口补缩曲轴本身自补不足的差额,是解决曲轴缩孔缩松的有效途径之一;在QT900-3牌号要求的化学成份范围内,铜、钼合金元素是否加入对D6110ZQ曲轴缩孔缩松的产生影响不大;对于类似D6110ZQ曲轴结构的球铁件,在符合一定的条件下,可认为冒口补缩距离在理论上不受限制。     

电渣重熔1Mn18Cr18N护环钢补缩过程的温度变化规律

以电渣重熔准稳态过程的温度场为初始条件,采用ANSYS与CFX商业软件相结合的方法,研究分析了电渣重熔补缩过程中的温度分布,考察了无补缩操作、直线降流方式和阶梯降流方式三种条件下电渣锭热节的最终位置.结果表明:在无补缩操作条件下,电渣锭热节附近糊状区离渣-金界面的最远距离为162 mm,直线降流方式距离为130 mm,大阶梯降流方式距离为70 mm,而小阶梯降流方式的热节位置几乎保持不变.因此,阶梯降流方式更有利于1Mn18Cr18N护环钢电渣重熔补缩工艺的顺利进行.     

铝合金凝固收缩行为研究

通过自行设计的实验装置研究合金在自由收缩和受阻收缩过程中的凝固特征,研究了5083,6061和7075三种典型铝合金的凝固收缩行为,预测其铸造过程中的热裂倾向性,引入衡量合金热裂倾向性大小的评价指标应力累积系数(k).结果表明,本实验装置能够准确记录铝合金凝固过程中温度、收缩位移和收缩应力的细微变化;结合热力学软件JMat Pro的计算结果,提出铝合金凝固过程中4个阶段的特征;实验预测得出3种实验合金的热裂倾向性大小为:k(5083)k(7075)k(6061),与实际铸造过程及CSC预测的结果相符合.研究结果表明该实验装置及数据分析方法具有可行性,利用k值可以准确预测铝合金的热裂倾向性.     

深水钻井隔水管系统配置及动力学特性分析

针对钻井隔水管钻井隔水管问题，总结了海洋隔水管基本配置特征，使用变分原理推导了隔水管动力学数学方程，确定了考虑上下端旋转刚度的边界条件，建立了波浪载荷影响下的隔水管动力响应分析模型，利用埃尔米特三次差值函数对其进行离散，分析了不同工况对隔水管变形特性的影响。结果表明，顶张力越大，隔水管的位移越小；海流类型对隔水管的变形特征具有明显影响；海流的表面流速对隔水管的变形影响十分显著，表面流速增加时，隔水管位移大大增加；常规海况下，风速较低，风速对隔水管动力响应的影响很小；但当系统遭遇极端天气（如台风）时，隔水管的位移会明显增加。     

海洋钢悬链线立管振动响应与疲劳预测

涡激振动是引发立管疲劳损伤的关键诱因之一。基于Van Der Pol尾流振子方程，研究了不同长度两端铰接的钢悬链线立管在相同来流流量不同剖面剪切来流作用下的涡激振动响应。采用二阶中心差分法对时域和空间域的耦合方程组进行了求解，并采用雨流计数法对立管的疲劳寿命进行了预测。结果表明，立管振动沿轴向传播呈驻波和行波的混合模式，随立管长度的增加，振动响应由驻波主导转变为行波主导。受剪切来流剖面的影响，立管振动响应呈现多频特性，行波自立管的顶部向底部传播，且其传播速率随来流剪切程度及立管长度而变化。随剪切程度的增强，立管从流体中获得的能量减少，能耗增加，振动位移减少。相同来流剖面时，随着水深的增加，立管疲劳损伤增加；而水深相同时，随来流剪切程度的增加，疲劳损伤逐渐增大。     

大应变钢悬链线输流立管动力特性研究

深水海洋立管通过柔性接头连接于上部浮体和海底之间,海洋立管的动力特性研究在动力响应的分析和性能化设计中是非常重要的。考虑深水立管大变形的特性以及内流的影响,利用二维动力学模型探讨了不同弹性模量、内部流体流速和顶部张力影响下立管的动力特性。得出如下结论:内部流体流速、弹性模量和顶部张力这三种因素的变化都会影响立管的固有频率,通常内流体流速增加、弹性模量降低以及顶部张力降低都会导致固有频率产生不同程度的减小;并且相应于各阶固有频率的振动模态的幅值大小和方向也随着各影响因素大小发生变化。     

并联管路气液两相流分流实验与数值模拟

为了研究气液两相流在并联立管中的分流状况,在实验室中建立了带有并联立管的气液两相流流动回路。建立了气液两相流分流数学模型,通过数值模拟方法对气液两相流分流进行研究。实验过程中发现了并联立管中三种不同的流动状态分别为弹状流-弹状流、搅混流-搅混流以及弹状流-搅混流。实验结果表明当并联立管中的流动状态为弹状流-弹状流时,两根立管中的压降相同,但是并联立管中的液塞排出并不具有同步性,可能产生偏流状况。在气液流速较高的搅混流-搅混流时两相流在并联立管中始终处于均匀分配状态。介于两者之间的弹状流-搅混流,并联立管中的压降产生较大的偏差,气液两相流流量更倾向于搅混流一侧流出,此时并联立管中产生严重的偏流状况。数值模拟过程中,通过对并联立管出口持液率进行监测,在较低的气液速下两相流并不能够均匀分配,但是在较高的气液速下,两相流始终处于均匀分配,可见所建立的数学模型具有良好的准确性。