铸造充型过程初始温度场的数值模拟及实验研究

对铸造充型过程进行数值模拟是铸造计算机辅助工艺设计的重要内容之一。对铸件充型过程的流场温度场变化及初始温度分布进行了数值模拟研究。在计算方法改进方面，以二维ＶＯＦ方法为基础，提出了一种简单实用的三维自由表面处理技术。用显式热焓法求解能量方程，显著缩短了计算时间。为验证这些计算方法，以灰铸铁试件为例，对其初始温度场进行了重复测试。模拟结果与实测结果吻合较好。     

镁合金真空低压消失模铸造充型特征

采用摄影法和电触点法对薄壁镁合金零件的充型特征进行了系统研究．实验结果表明,在低真空度条件下,镁合金呈拱形层状推进,其充型速度随充气流量的变化而变化．过小的充气流量会造成金属液充型速度较小,产生浇不足缺陷,而充气流量过大则会使金属液流动前沿不平稳,产生气孔缺陷．真空度有利于砂型紧实和热解产物的传输,但过高的真空度使金属液呈凹槽形推进,不利于热解产物的溢出,在铸件末端产生集中性气孔缺陷．因此,镁合金真空低压消失模铸造最佳的充气流量范围为3～4m^3／h,真空度低于0．02MPa．     

压力铸造充型过程流动与传热数值模拟的研究

为了解压力铸造的充型特点 ,基于有限差分法建立了液态金属充填型腔过程的流动及耦合传热计算的数学模型 ,使用 SOL A - VOF数值模拟技术开发了压铸充型过程流动与传热的数值模拟分析软件。分别用层流假设和 K- ε紊流模型对“弓”形型腔的充型过程的流场进行了模拟计算 ,并与压铸水模拟实验的高速摄像进行比较 ,结果表明 ,采用紊流模型能更精确地模拟压铸充型过程。最后使用所开发的模拟分析软件 ,对具有三维复杂形状的实际压铸件的充型过程的流场、温度场进行了模拟 ,并分析了充型过程中模具在型腔表面的温度变化规律 ,提出“瞬态层”的概念 ,大大缩小了计算区域 ,提高了计算效率     

衬板铸件消失模充型过程的数值模拟

运用ProCast软件进行数值模拟,考察了衬板实型铸造的充型特点,得到了衬板铸件充型过程速度和温度场的变化情况,并对衬板铸件进行了缺陷的预测与分析。确保了铸件质量,缩短试制周期,降低生产成本。     

铸造充型过程模拟新技术研究

铸造充型过程数值模拟计算中,速度场和压力场的求解非常重要.通常求解粘性不可压流体的基本方程(动量方程及连续性方程)往往采用SOLA-VOF算法,但该方法计算精度和速度并不是很好.本文提出了一种新的计算方法--三维近似盒迭代法(ABX),该方法采用混和差分格式离散方程.实践证明,该方法可以准确而迅速地求解N-S方程.     

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...     

压铸充型过程模拟并行搜索算法

压铸过程充型模拟技术存在的主要问题之一是迭代过程缓慢而导致计算效率较低。该文通过对压铸充型的数学模型和计算模型进行分析 ,利用机群计算平台 ,提出并建立了一种并行搜索计算模型。该模型在原有串行算法的基础上 ,通过效率参数的适当选择和调整 ,实现了利用并行计算优化串行过程的目的。这种算法可以充分发挥各个结点的计算能力 ,有效降低结点之间的通信时间。通过对实际压铸零件进行的计算测试表明 ,该算法在保证原有计算精度的前提下 ,可以在一定范围内极大地提高计算效率。     

立式离心铸造磨球充型过程的影响因素研究

分析了立式离心铸造磨球充型过程的影响因素,并对立式离心铸造磨球充型过程的轨迹进行了计算,发现在离心力作用下,无论初始条件如何变化,充型过程的轨迹都为近似渐开线．由于初始条件不同,轨迹形状和充型时间将发生变化．通过对不同横浇道形状的水模拟试验得到：近似于离心力场中运动轨迹的横浇道形状型腔中的液体量最多,其次是折线形和喇叭形的,长直形的最差．     

用改进的 SOLA-VOF 法模拟铸造充型过程

铸造充型过程对铸件质量的影响很大，文中对流体充型过程的数值模拟做了研究。以ＳＯＬＡ－ＶＯＦ法为基础提出了改进算法。在三维自由表面处理上，提出一种简单而实用的方法，对原算法的累积流量误差做了修正，方程求解改用预处理共轭梯度法，保证了解的收敛性。为了模拟紊流现象，引入了Ｋ－ε双方程模型，用实验验证这些改进的效果，又用国际会议的标准检验实验进行了验证，着重于紊流现象的分析，模拟结果与验证实验吻合较好。     

消失模铸造充型过程的计算模型

根据消失模铸造充型过程的特点,提出了一种消失模铸造液态金属充型流场、温度场及界面推移的计算模型。用人工神经网络方法计算了充型过程中不同时刻液态金属模样界面的位置。结合界面位置及边界条件,通过求解N-S方程和能量方程计算了消失模铸造充型过程的流场及温度场。界面推移过程的实验表明,模拟计算结果在充型形态及充型时间方面与实际测试结果相符。     

镁合金压铸工艺的数值模拟

运用有限元模拟软件对镁合金AZ91D压铸零件的充型和凝固过程进行数值模拟,分析完全凝固后存在于铸件中的缩孔及气孔缺陷的体积分数;以铸造缺陷尺寸为标准,研究压射速度、浇注温度及模具初始温度3种压铸工艺参数对铸件质量的影响,获得优化的压铸工艺参数,为减少镁合金零件的缩孔和内部气孔、提高压铸件致密度和表面质量提供依据。模拟结果表明,铸件中存在最小缺陷的最佳压铸工艺参数是:冲头压射速度为2.4 m/s,浇注温度为655℃,模具初始温度为200℃;最终获得的缩孔的体积分数仅为1.909 80%,气孔体积分数为1.766 83×10-6。     

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...     

半固态镁合金压铸充型过程的数值模拟研究

在考虑半固态AZ91D镁合金充型过程的压力和速度变化特征的基础上,建立了模拟计算所需要的表观黏度数学模型.采用ProCAST软件,对半固态镁合金压铸充型过程进行模拟,预测卷气、夹杂物产生的可能性,以便优化其工艺参数和工艺方案.结果表明,与全液态镁合金充型过程相比,半固态金属充型平稳,模具寿命长,铸件质量好;改变内浇道和溢流槽的设置位置和数量,还可有效地减少铸件本身内部杂质,提高铸件质量.     

铝合金框架压铸工艺数值模拟及分析

通过应用多种软件交换和数据接口技术,设计了正交实验以完成压铸过程数值模拟.结果表明:通过设置合理浇注系统、控制压铸速度和提高模具预热温度,可以有效减少铸件缩松缩孔;各参数对铸件缩松缩孔发生概率影响程度从大到小依次为浇注系统方式、模具预热温度、压铸速度;理想工艺方案为浇注系统a、压铸速度1 m/s、模具预热温度450 ℃.     

沥青带材流延工艺冷却过程数值模拟

为了探究沥青带材在流延加工时的冷却过程以及优化生产工艺,通过计算流体力学(CFD)数值模拟,将沥青带材的流延加工过程简化成2D高黏度流体与传热过程,建立了多层沥青带材-冷却辊二维模型,并分析了带材厚度、进料位置和辊筒直径对沥青流延工艺传热过程的影响。结果表明：沥青厚度对辊筒冷却段的降温过程影响显著,第一层流延沥青的厚度越小,辊筒对其冷却效果越好,越有利于第二层覆膜;适当前移第一次沥青流延的进料位置,并缩短两次进料的间距,能够改善辊筒的冷却效果;增大冷却辊筒直径可以增加冷却时间,提高冷却效果。     

铸造过程温度场/应力场双向耦合的数值模拟

为研究铸造过程的温度场和应力场,提出模拟铸件铸造过程的FDM/FEM集成系统,使用接触单元处理铸件/铸型间的相互影响,并实现了温度场/应力场的相互作用.使用考虑应力/变形与温度双向耦合模拟方法对应力框试件进行模拟,并与实验结果进行对比.结果表明,使用热力双向耦合方法对铸件进行模拟得到的温度分布更接近实验结果.     

大型轧钢机架铸造过程数值模拟分析

利用procast软件对大型轧钢机机架铸件的充型、凝固过程中流场和温度场进行了模拟分析,能够较好地预测铸造过程中产生的浇不足、冷隔、夹渣、缩孔缩松等缺陷,为合理优化设计浇注系统,制定最佳工艺方案提供依据。借助procast软件模拟仿真,能够缩短产品试制周期约三个月,降低生产成本约20%,同时能够提高铸件材料利用率,确保铸件质量。仿真结果能够较好地反映实际生产情况。