数值模拟在旋转芯轴压铸工艺优化中的运用

用数值模拟软件ProCAST对汽车安全带旋转芯轴压铸件原工艺方案的充型过程进行模拟并预测可能产生缩孔、缩松的位置,发现在压铸件的两端出现了缩松。通过在铸件两端增设溢流槽的工艺方案后,模拟结果表明铸件中消除缩松,保证了铸件的质量,为该压铸件模具设计提供了优化的工艺设计方案。     

基于ProCAST的V型辊铸造过程模拟及工艺优化

针对铸造V型辊在加工过程中经常出现缩孔缺陷这一现象,采用铸造工艺模拟软件ProCAST对V型辊铸造模样的凝固过程进行模拟,预测了铸造缺陷产生的区域并分析了原因,得出改善V型辊的浇注方式、冒口等铸造工艺,可以有效解决缩孔问题,优化了铸造工艺,对生产提供了有效的指导方法.     

基于数值模拟的大型支撑辊铸造工艺研究

通过采用铸造模拟分析软件对大型支撑辊充型过程及凝固过程进行数值模拟,研究其整体铸造的合格生产工艺,同时采用Niyama判据及Porosity判据对缩孔缩松缺陷进行分析。研究发现,支撑辊的铸造工艺方案合理,充型平稳,温度场分布均匀,且支撑辊中无缩孔、缩松缺陷。最后采用数值模拟的工艺参数进行实际生产。经生产验证,生产出的支撑辊金相组织和力学性能均满足使用要求,为铸造支撑辊的生产提供了良好的指导作用。     

基于数值模拟的某皮带轮缺陷分析

本文针对现有皮带轮铸件的槽底处出现气孔等缺陷,通过采用铸造模拟分析软件对皮带轮的充型过程和凝固过程进行数值模拟,根据数值模拟结果对皮带轮进行缺陷分析。研究发现,皮带轮的充型过程不连续,皮带轮槽根部和槽表面均没有缩孔缩松缺陷存在,而在其中部存在缩孔缩松缺陷;皮带轮铸件槽底的周围形成气孔缺陷。研究表明,模拟分析结果与实际生产情况十分吻合,验证了数值模拟的可靠性,为工艺优化提供了依据。     

ProCAST在汽车轮毂制造中的应用

为适应人们对汽车轮毂款式的追求,缩短汽车轮毂的研发周期迫在眉睫。应用CAD软件UG创建轮毂和模具的三维模型。借助CAE软件ProCAST自定义材料数据库,并模拟铸造过程。通过研究铝液充型和凝固过程,分析温度场变化、固相比例、Niyam判据以及缩松和缩孔等。研究表明:轮毂轮辋上下边缘以及浇铸中心处容易出现缩松和缩孔。在轮辋中心处、轮辋与轮辐交接处的模具区域采用保温措施,在与浇铸中心缩孔密集处接触的模具区域适当增加冷却强度,可实现顺序凝固,获得高质量的铸件。试验结果为汽车轮毂生产企业新产品的研发提供理论预测以及改进建议。     

真空条件下锭模参数对铁镍合金缩孔分布的影响

为了减轻铸件顶部缩孔缺陷以降低冒头切除率提高铸锭成材率,基于ProCAST软件建立了铁镍合金真空下凝固数值仿真模型,通过解剖实验验证了模拟参数正确性,进而研究锭模参数对铁镍合金缩孔缩松分布的影响并得到最优锭型.研究表明:数值模拟中,关于真空条件下传热参数的设置较为合理,能较准确地模拟得到与实际生产一致的缩孔缺陷;在本研究条件下,冒口锥度对缩孔高度方向上位置的影响远大于锭身锥度和高径比对其的影响,缩孔位置随冒口锥度减小上移,中心疏松程度随锭身锥度增加而减弱,高径比对缩孔缩松影响不大;优化后的锭型能有效改善缩孔缺陷,将缩孔控制在冒口线以上提高铸锭成材率.      

钛合金异形薄壁壳体铸造工艺数值模拟及优化

为解决钛合金精密铸造产品合格率低、试验优化周期长的问题,以某钛合金异形薄壁件为研究对象,采用逆向工程手段优化浇注系统设计。结合ProCAST有限元分析软件确定铸件缺陷分布位置,依据铸件缩松分布情况对铸造方案进行迭代优化,解决铸件承力板区域缩孔问题。根据优化结果进行生产验证,结果表明,钛合金铸件采用真空熔模铸造方案,铸件上、下端分别设置3处浇/冒口时,模拟结果显示铸件凝固过程整体温度分布合理,铸件中的缩孔均被优化剔除。该工艺方案可行性高,试制件无损检测结果与数值模拟结果吻合度高,铸件成形质量、冶金质量均达到预期效果。     

钛合金异形薄壁壳体铸造工艺数值模拟及优化

为解决钛合金精密铸造产品合格率低、试验优化周期长的问题,以某钛合金异形薄壁件为研究对象,采用逆向工程手段优化浇注系统设计。结合ProCAST有限元分析软件确定铸件缺陷分布位置,依据铸件缩松分布情况对铸造方案进行迭代优化,解决铸件承力板区域缩孔问题。根据优化结果进行生产验证,结果表明,钛合金铸件采用真空熔模铸造方案,铸件上、下端分别设置3处浇/冒口时,模拟结果显示铸件凝固过程整体温度分布合理,铸件中的缩孔均被优化剔除。该工艺方案可行性高,试制件无损检测结果与数值模拟结果吻合度高,铸件成形质量、冶金质量均达到预期效果。     

镍基高温合金叶轮熔模铸造过程的数值模拟

采用有限元分析软件Pro CAST模拟了IN792合金在叶轮熔模铸造工艺中的充型凝固过程,分析了在充型凝固过程中缺陷形成的原因,分别探究了不同的浇铸速度、浇铸温度和型壳温度对凝固过程所产生缺陷的影响,通过正交试验的方法得到了最佳的工艺并对其充型凝固过程进行了分析。模拟结果表明:叶轮中存在缺陷,且缺陷主要集中在叶片薄壁处;叶片薄壁处缩松的数量随着浇铸速度的增加而增加,即减小浇铸速度可以得到质量较好的铸件;随着浇铸温度的提高,缩松逐渐减少,但是叶片上的缩松减少到一定程度后趋于平稳,说明浇铸温度对于缩松来说在一定范围内所产生的影响较小;型壳温度对铸件的缩松有很大的影响,随着型壳温度的增大,叶片上的缩松随之增加;最终得到了一套最佳的工艺方案:浇铸温度1420℃,浇铸速度0.8 m·s-1,型壳预热温度350℃;采用该工艺后,铸件中疏松数量明显减少,单个疏松尺寸明显缩小。     

Al_2Y/AZ91镁基复合材料流变成形数值模拟

在前期Al_2Y/AZ91镁基复合材料流变性能的研究基础上,将建立的Al_2Y/AZ91镁基复合材料表观粘度模型导入模拟软件,对Al_2Y/AZ91镁基复合材料液态及半固态充型及凝固过程进行了模拟,对压力场、速度场、固相分布和成形过程的缺陷进行了分析,结果表明,液态充型压力分布比较紊乱,熔体的流态为紊流,在型腔中容易产生涡流现象,在凝固过程中,铸件内部的冷却速度不一致,后续凝固的涡流区域在凝固过程中得不到有效的金属液的补充,进而容易产生缩孔缩松。半固态充型过程熔体内部压力传递相对比较平稳,速度分布均匀,熔体的流态表现为层流,不会产生涡流,铸件内外凝固速度相差不大,在整个凝固过程中不容易产生缩孔缩松等缺陷。为了验证模拟结果的正确性,进行了复合材料的流变成形实验,由实验可知,流变成形铸件显微组织以球状晶为主,没有孔洞缺陷,铸件成形质量较好。实验结果与模拟结果较吻合。     

AM60镁合金方向盘骨架压铸充型过程数值模拟

利用仿真软件FLOW-3D,对镁合金汽车方向盘骨架进行模拟.使用正交实验分析方法确定了压射速度、模具温度、浇注温度改变时压铸件产生缺陷百分比的变化.进行多组正交试验后,在优化的工艺参数下,观察液态镁合金充型及凝固过程中流场和温度场的分布情况,预测缺陷出现的部位,以寻求最佳的工艺参数,从而使铸造工艺和模具的设计得到了优化.模拟结果表明:最优的压射速度应为2.34m/s,模具初温为220℃,浇注温度为700℃,能达到最佳充型效果.     

SCM822H钢3t铸锭缩孔缺陷优化的数值模拟

在现场脱锭时铸锭表面温度测定值的基础上,利用ProCAST软件建立了SCM822H钢(/%:0.20C、0.80Mn、O.25Si、0.013P、0.006S、1.14Cr、0.39Mo、0.01V、0.036A1、0.000 2B)3 t铸锭(锭身高1 675 mm,冒口倾角65.3°,冒口内液面高290 mm)充型和凝固过程的计算模型。通过该模型计算得出冒口倾角、锭身高宽比与缩孔引起的锭身切除体积比的关系,优化了锭型参数一锭身高宽比为1 864/530,冒口倾角90°。按照优化锭型参数的模拟结果表明,采用新锭型可使锭身切除体积由原先的13.5%降至0,可保证将缩孔缺陷完全控制在冒口内。     

空心微珠保温帽在铸钢轧辊上的应用

1.概述我厂生产的70锰铸钢轧辊属实心园柱体形铸件,体收缩较大。铸造工艺采用立式浇注冷型括砂(见图1)。过去采用砂型冒口,如果维护不良,会出现缩孔、缩松等铸造缺陷。为了获得合格铸件,必须在铸件的热节处安放较大的冒口,才能达到充分补缩的目的。这样不仅增加金属的消耗,又降低了工艺出品率。生产实践表明,使用保温冒口新工艺是提高经济效益的有效途径之一。     

铸铝法兰盘缩松的分析和解决措施

铸铝法兰盘轮毂厚、大,最后凝固时易产生缩松,可对其热节和冷节分别选择合适的施冷工艺参数和保温措施,促成补缩通道由热节到浇注系统为递增温度梯度的非凝固方式.采用较粗管线和较大风压的风冷却系统或水冷系统弥补冷却盘或管线因堵塞而产生的缩松.加大浇口套通液孔直径,保证浇注系统后于法兰盘凝固.     

定锥衬板铸件的凝固数值模似

以某厂的定锥衬板铸件为例,系统介绍计算机凝固数值模拟的基本原理和方法.通过对定锥衬板原工艺方案的凝固过程温度场的数值模拟,预测其可能产生的缩孔、缩松缺陷及位置,然后提出铸件的改进工艺方案,再进行模拟计算、预测,得到较为满意的结果.     

从生产实际谈C含量与离心球铁管几类缺陷的关系

在离心球墨铸铁管生产过程中抽取性能、金相以及内外壁浇注质量等异常试样,并调取各试样对应光谱直读成分,与正常试样进行对比分析,研究了C含量与缩孔缩松、组织白口化以及外观等缺陷的关系。结果表明w(C)在3.7%~3.8%时其各类缺陷程度较小,中间性能合格率较高。     

模铸40t钢锭凝固过程温度场研究

随着模铸钢锭锭型的不断开发以及连铸产品对模铸小规格锭型的替代与延伸,为满足产品质量提升与成本优化,大规格钢锭逐渐发展成了关键的模铸锭型。但是,在模铸生产中,随着锭型的增大,更易于产生各类质量问题,诸如:成分偏析、表面缺陷、钢锭缩孔等。使用计算机数值模拟软件可以模拟钢液凝固过程的温度场与流场变化情况,并且可预测钢锭缩孔缺陷位置。研究表明,40 t钢锭的凝固过程是从外往内、由下向上顺序凝固,不仅冒口部位易于产生缩孔缺陷,而且锭身中心也存在缩孔倾向。在锭身中心的狭长液态金属区域内,此区域锥角小、上下传热不均,易产生缩松缺陷,通过数值模拟可有效预测并推断缺陷存在的位置及原因。实践证明,40 t锭型钢锭凝固及缩孔模拟与现场实际情况吻合,验证了40 t钢锭锭型设计的有效性与科学性。     

基于数值模拟及3D打印的铁路货车闸瓦托工艺技术研究

在传统熔模铸造的基础上,开展了基于ProCAST及3D打印技术的快速铸造技术研究.以ProCAST为数值模拟平台,对闸瓦托充型、凝固过程的流场、温度场进行了模拟,选出最优方案;利用3D打印技术,完成了闸瓦托3D模型打印,消除了模具制造环节.结果表明,数值模拟技术、3D打印技术与传统的熔模铸造技术相结合,可将铸件试制周期缩短三分之一以上,并有效提高产品经济效益.     

电解铝阳极钢爪消失模铸造工艺研究

为改善阳极钢爪的材料体系和浇注工艺，通过ProCAST软件热力学模块计算了添加微合金元素0.1%～0.5%Al、0.1%～0.5%B、0.5%Al～0.2%B以及0.2%Al～0.2%B的钢爪ZG200-400的粘度、热膨胀系数和热导率。结果表明：ZG200-400+0.5%Al+0.2%B的粘度最小、热膨胀系数最小、导热率最高，材料综合性能最好。通过ProCAST软件计算了不同浇注温度的凝固过程，结果表明：1 580℃浇注较好。消失模浇注后分别冷却3 h、6 h、10 h和14 h钢爪缺陷以及微观组织计算，结果表明：冷却6 h钢爪的缺陷最少、晶粒大小分布外细内粗。金相照片表明：冷却6 h钢爪的铁素体含量更高、在晶界上的三次渗碳体更少，综合性能较好。     

钢中缺陷及对机械制件的影响

机械零件的使用寿命与钢中缺陷有着密切的联系,且设备事故多数与钢中存在着不允许的缺陷有关。 1.缩孔与缩孔残余 铸件在冷却和凝固过程中,由于合金的液态收缩和凝固收缩的结果,往往使铸件在最后凝固的地方出现孔洞(容积大而集中的孔洞称为缩孔,细小而分散的孔洞称为缩松)。 铸件中也常常遇到蜂窝状缺陷,它的形状象蜂窝,主要出现在铸件的热节处或冒口下方,它由缩孔、气孔及夹渣组成。 对于重要的钢材或大型锻件大都使用镇静钢,浇注镇静钢的铸型除一部分采用敞口小钢锭外,绝大部分采用带保温帽的上大下小的,通常为四方形和多边形的铸型。镇静