液-固挤压复合材料过程模具传热特性研究

采用理论分析与试验研究相结合的方法,研究了液固挤压复合材料工艺过程的模具温度场,得到了模具温度沿径向和纵向随时间变化的曲线,分析了模具温度变化规律及其对成形过程的影响,模拟结果与试验结果吻合较好,说明所建模型的有效性,为优化模具设计和液-固挤压复合材料工艺的实际应用奠定了基础.     

考虑预热情况的液固挤压复合材料模具非稳态温度场分析及实验验证

基于辐射传热原理,建立液固挤压复合材料过程模具传热的非稳态有限元模型,采用有限元分析与实验研究相结合的方法研究模具初始温度场和液固挤压过程模具温度场的传热特性,得到了模具温度场的变化趋势及其对成形过程的影响规律,并对比研究了考虑模具预热和初始模具温度场恒定的数值模拟情况.结果表明,考虑预热情况的模拟结果更加接近实际,且模拟结果与实验结果吻合较好.     

液-固挤压复合材料工艺仿真平台设计与实现

针对液-固挤压复合材料成形工艺研究过程中存在操作难度大、各工具软件间的兼容性不强等问题,设计了液-固挤压工艺仿真平台,并采用VC 作为开发工具,利用界面接口技术使仿真平台与ANSYS和Matlab软件实现无缝接合,对该工艺研究过程所用到的系统建模、参数预测、系统仿真模拟和数据采集等功能模块进行封装集成,建立了完整的液-固挤压复合材料工艺仿真平台.     

预热温度对镁合金管材静液挤压扩展成形的影响

通过Deform-3D软件对AZ80镁合金的挤压成形进行了数值模拟并进行了挤压试验,研究了模具、模芯以及挤压筒不同预热温度对静液扩展挤压成形过程的影响。结果表明,预热温度越高,成形所需挤压力越小,管材越容易成形;模具温度与模芯温度对挤压力峰值的影响较大,挤压筒温度主要影响挤压稳定阶段挤压力的平稳性。试验表明,在模具、模芯、挤压筒预热温度分别为250、250、20℃时,管材可完整成形,验证了AZ80镁合金静液挤压扩展成形工艺方法的可行性与数值模拟的合理性。     

一种改进的Cockroft-Latham断裂准则及其在液固挤压中的应用

由于变形温度和应变速率是影响液固态C_sf/Mg复合材料损伤行为的重要因素,因此将与变形温度和应变速率相关的Zener-Hollomon参数作为一个修正系数引入Cockroft-Latham断裂准则。采用高温及半固态单轴拉伸试验方法得到不同lnZ下C_sf/Mg复合材料的断裂应变,通过非线性拟合确定了模型中的修正系数,从而得到改进的Cockroft-Latham断裂准则。将该断裂准则应用于液固挤压成形过程中的数值模拟,发现模拟结果与试验结果基本吻合。表明该断裂准则可以很好地应用于镁基复合材料液固挤压表面裂纹的预测。     

模具锥角对铝材挤压过程影响规律的研究

铝型材挤压过程是包含复杂综合变形的大体积成形过程,工艺参数和模具几何参数对成形过程具有决定性的影响,仅凭经验进行工艺和模具设计很难一次成功.本文采用有限体积数值模拟方法,针对模具锥角对AA1100铝材挤压过程的影响规律进行研究,采取从30.到90.六种不同的模具半锥角,分析给出了模具锥角对挤压件温度变化、挤压力以及应力应变分布等的影响规律,为铝型材工艺以及模具设计提供参考.从分析结果看,使用有限体积模拟方法,可以避免网格重划,减小因网格重划而引起的体积损失,能够提高模拟的精度,有限体积法比较适合大体积成形过程的模拟分析.     

液-固挤压复合材料管材成形过程中温度场的有限元分析

建立了液－固挤压复合材料管材成形过程的非稳态温度场的有限元数学模型。开发了相应的模拟软件。对复合材料管材成形过程的温度场进行了模拟研究。得到了成形全过程的温度场分布图。依据该图可以预测管材成形质量。结合实验分析了影响管材成形质量的内在原因。模拟结果与实验结果吻合较好。为深入了解金属的流动规律和合理选择工艺参数奠定了理论基础。     

基于组件的液-固挤压复合材料工艺研究平台

引入组件对象模型,阐述了组件的结构及实现过程,对液-固挤压复合材料工艺研究方法进行了分析,基于COM组件对象技术,以一种新的体系结构对液-固挤压复合材料工艺研究平台进行设计与实现。通过引入组件技术,简化了液-固挤压复合材料工艺研究平台的设计和实现过程。     

深孔筒形件挤压成形有限元分析

深孔筒形件的成形在挤压成形工艺中是一大难点,成形过程中的温度不易控制,使得模具强度降低,成形后的工件容易产生较大的壁厚差.本文在分析深孔筒形件的挤压工艺的基础上,利用非线性有限元软件MSC/Superform对深孔筒形件的挤压全过程进行了模拟,分29、39、82、91、103这5个时间步进行分析,得出挤压过程中的金属流动趋势;并且对成形过程中挤压件的各个部位的温度场进行分析,模拟出实际挤压过程中模具各个部位的温度,另外还得出了各个挤压工步的载荷--行程曲线,以便对模具及各种成形参数进行优化.最后按照模拟的工艺参数进行了试验,得出符合要求的工件.     

AZ31镁合金连续挤压过程数值模拟

采用连续挤压方法可以实现AZ31镁合金变形,变形条件是决定AZ31镁合金连续挤压成形的关键因素.利用DEFORM3D软件,模拟AZ31镁合金在250型连续挤压机上生产Φ7mm杆的成形过程,建立AZ31镁合金线连续挤压的刚粘塑性有限元模型,分析了连续挤压成形过程不同阶段的温度,等效应力应变变化.研究表明,变形金属的等效应力最高值出现在压实轮下方;温度最高值出现在型腔内;等效应变最大值出现在模具入口处.模拟结果对生产中制定合适的工艺和工模具的设计起到指导作用.     

实验教学型智能温控注射模设计

以观测注射模型腔壁的温度高低对塑料制品质量以及生产效率的影响为实验教学目的,设计开发了智能型温度调节实验教学模具,模具上设计有多个独立的冷却回路及温度传感器,采用PLC控制系统,根据不同的实验题目,控制不同的模具温度及温度分布,实现模具温度对塑件质量以及生产效率的观测,使模具各区域的温度被控制在要求的温度点上,满足了实验要求。     

聚甲醛齿轮强度形成机理及工艺优化

以提高齿根弯曲强度为目标开展聚甲醛齿轮的力学性能测试,优化了齿轮强度计算方法,提高了弯曲强度计算结果的可靠性。对试验结果进行分析,得到了模具温度、熔体温度、保压压力、注射速度、冷却时间、保压速度对齿轮强度的影响程度及趋势,得出模具温度和熔体温度是影响聚甲醛齿轮强度的关键工艺参数,且模具温度的影响最显著,并对成型制品进行DSC测试,发现制品强度与结晶度密切相关,提高模具温度和熔体温度增强了制品的结晶度,也提高了制品的强度。     

Theoretical and experimental analyses of continuous casting with soft-contacted mould (Ⅱ)—EMF calculation and experimental analyses

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇｗｉｔｈｓｏｆｔ ｃｏｎｔａｃｔｅｄｍｏｕｌｄｉｓａｎｅｗｌｙｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｓｔｅｅｌａｎｄｏｔｈｅｒｈｅａｖｙｍｅｔａｌｓ[1～ 3] .Ｉｔｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｅｑｕｉａｘｅｄｃｒｙｓｔａｌｒｅｇｉｏｎｉｎｂｉｌ ｌｅｔｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ ,ｓｏｉｔｗａｓｐａｉｄｇｒｅａｔａｔｔｅｎｔｉｏｎｓｉｎｔｈｅｗｏｒｌｄ[4 ,5] .Ｎｏｗｅｘｐｅｒｉｍ…     

CAE技术在塑件浇注系统设计与工艺参数优化中的应用

利用计算机辅助工程技术对汽车空调上壳模具设计方案进行了模拟计算,并对结果进行了分析比较,得出了采用2个浇口的热流道较为合理的模具设计方案;采用CAE技术并结合实验设计方法对选定的模具设计方案以收缩翘曲量最小为优化目标进行了工艺参数优化,从可成型范围内找出了最佳生产工艺参数,即充填时间2.5 s、模具温度50℃、熔体温度205℃、保压时间12 s、保压压力120 MPa、冷却时间40 s。通过实际应用证明,CAE分析与实验设计相结合是一种经济、快捷的注射成型模具设计方法。     

型壳参数对定向凝固两相区温度梯度的影响

采用数值模拟与实验验证相结合的方法研究了型壳不同预热温度和厚度对凝固两相区温度梯度的影响.型壳预热温度对温度梯度的影响主要表现在凝固前期;型壳厚度对温度梯度的影响主要体现在凝固后期热量的散失方式上.结果表明,在型壳的预热温度从1450℃增加到1550℃的过程中,平均温度梯度不断增大,最大值为42.1℃/cm;分别考察了4～8mm厚度型壳的凝固过程,平均温度梯度先增大后减小,当型壳厚度超过一定范围时,温度梯度的变化很小,在厚度为6mm时达到最大值43.8℃/cm.     

Prediction of burn-on and mould penetration in steel casting using simulation

Abstract

Burn-on and penetration defects in steel casting are principally caused by localised overheating of the sand mould or cores. Such overheating can cause liquid metal to compromise the mould surface and entrain onto the surface of the mould. A method has been developed to predict likely burn-on and penetration defect locations as part of a standard casting simulation. The method relies on determining, from simulation results, the locations where the mould is above a certain critical temperature. The critical temperature is generally above the temperature at which the steel is fully solidified. By measuring the time periods during which these locations in the mould are above the critical temperature, burn-on and penetration defects can be predicted. The method is validated through comparison with previous experimental data. Several parametric studies are conducted to investigate the sensitivity of the predictions to the choice of the critical temperature, the interfacial heat transfer coefficient between the steel and the mould, the pouring temperature, and the mould material. The results of one case study are presented where burn-on or penetration defects observed on a production steel casting are successfully predicted.     

Influence of technical parameters on strength and ductility of AlSi9Cu3 alloys in squeeze casting

An orthogonal test was conducted to investigate the influence of technical parameters of squeeze casting on the strength and ductility of AlSi9Cu3 alloys. The experimental results showed that when the forming pressure was higher than 65 MPa, the strength (σ_b) of AlSi9Cu3 alloys decreased with the forming pressure and pouring temperature increasing, whereas σ_b increased with the increase of filling velocity and mould preheating temperature. The ductility (δ) by alloy was improved by increasing the forming pressure and filling velocity, but decreased with pouring temperature increasing. When the mould preheating temperature increased, the ductility increased first, and then decreased. Under the optimized parameters of pouring temperature 730 °C, forming pressure 75 MPa, filling velocity 0.50 m/s, and mould preheating temperature 220 °C, the tensile strength, elongation, and hardness of AlSi9Cu3 alloys obtained in squeeze casting were improved by 16.7%, 9.1%, and 10.1%, respectively, as compared with those of sand castings.     

大直径纯铝空心锭裂纹的成因与防止

针对离心铸造大直径纯铝空心锭存在的裂纹缺陷．分析了金属中杂质含量和工艺参数对裂纹的影响．并提出了防止措施：控制原材料中的0.008％≤[ω（Fe）-ω（Si）]≤0．020％、铸模的转速为380r／min、预热温度为280℃、浇牲温度为690℃，同时涂ZnO和滑石粉控制冷却速度。     

CSP中碳钢中心纵向裂纹控制

针对酒钢CSP生产中碳钢Q235B过程中铸坯表面出现的中心纵向裂纹缺陷,通过理论研究、试验分析和技术攻关措施,分析了中心纵向裂纹分布特点、形貌特点和产生机理,研究了钢中夹杂、钢水硫含量、结晶器锥度、结晶器保护渣和铸机工况参数等因素对中心纵向裂纹的影响,通过调节控制各主要参数,使Q235B纵裂纹发生率由2.89%降低到0.36%左右。     

方圆坯连铸结晶器传热分析及温度场仿真研究

连铸结晶器的工作物理环境极其复杂,其温度场难以确定和分析。本文依据经典传热理论,探讨分析了结晶器的传热现象,建立了描述结晶器温度场的数学和物理模型,并根据实际工况确定了相关参数,对方坯结晶器和圆坯结晶器两种不同简化模型进行了温度场有限元仿真分析,其结果可为结晶器的结构设计和监控提供理论依据和参考数据。