A356铝合金挤压铸造界面传热系数的研究

通过测量挤压铸造过程铸件-模具界面附近温度,利用非线性估算法模型反算求解挤压铸造过程界面传热系数值,研究挤压力对界面传热系数的影响。结果表明,随着挤压力增大,界面传热系数峰值显著增大,获得了界面传热系数峰值与挤压力的关系。利用反算求解的界面传热系数作为边界条件,计算了挤压铸造过程铸件中心温度,使用温度测量结果验证了反算结果的准确性。     

A319合金挤压铸造凝固过程数值研究

利用ANSYS有限元分析软件,考虑相变潜热、对流边界条件和界面传热系数等因素,建立了铝合金挤压铸造凝固过程温度场模型,研究了挤压铸造过程参数(挤压力及模具预热温度)对铸件凝固过程温度分布的影响.通过分析不同挤压力下铸件的显微组织,表明模拟结果与实验结果基本一致.     

基于田口方法的挤压铸造Al5Cu0.4Mn合金宏观偏析

采用田口方法分析挤压铸造参数对Al5Cu0.4Mn合金中Cu宏观偏析的影响规律,并预测在优化的挤压铸造参数条件下Cu的偏析程度。结果表明:挤压铸造参数对Cu宏观偏析影响由大到小依次为浇注温度、模具温度、挤压力和挤压前延迟时间;在680℃浇注温度、200℃模具温度和75MPa挤压力下,能得到宏观偏析较小的铸件。经扫描电镜和金相分析:挤压铸造易造成Cu的正偏析,主要因为固液界面前沿处富铜液相在压力的强制补缩下,通过枝晶骨架通道被挤向铸件心部,而并非重力铸造下的逆偏析现象;且在挤压铸件内形成平行于模壁的长条鱼骨状共晶偏析带,这种偏析带从铸件表面往心部逐渐减少。     

挤压铸造铝合金铸件内部温度测量及组织特征

开发了一种挤压铸造过程直接测量铸件内部温度的方法,该方法能够对直接挤压铸造过程中铸件内部的温度变化进行连续多模次测量。采用该方法,对A356铝合金挤压铸造过程中铸件内部温度变化进行了测量,获得了不同挤压压力下阶梯试件不同部位的冷却曲线。采用光学显微镜对测温部位附近的凝固组织进行了观察,并测量了晶粒尺寸。通过将凝固组织与冷却曲线对照分析,研究了压力对凝固组织的影响。     

Al-7Si-Mg铝合金挤压铸造过程热-力行为的研究

采用了0.1、50、75和100 MPa压力对Al-7Si-Mg合金进行直接挤压铸造,对铸型内温度和压力变化进行了测试,讨论了两者之间的关系以及压力变化对收缩缺陷形成的影响。同时,计算了凝固过程铸件和模具界面摩擦力。结果表明,外挤压力对界面摩擦力和压力传递有重要作用。     

界面传热系数的反求计算

介绍了在镍铝青铜水玻璃砂型铸造中铸件-砂型界面传热系数的反求计算。首先对铸件、铸型的温度进行测量,然后通过ProCAST反求计算,得到了符合实际的传热系数。该方法可用于其它合金铸造过程中界面传热系数的确定。     

挤压铸造Al-Cu合金缺陷分析及其对策

研究了挤压铸造工艺条件下,工艺参数(挤压力、浇注温度、模具温度、加压前延迟时间)对Al-Cu合金铸件缺陷的影响.结果表明,挤压铸造有两个临界挤压力,即消除收缩类缺陷的最小挤压力Psc,以及避免宏观偏析的最大挤压力PMS.仅当PSC＜P＜PMS时,才能获得既无收缩缺陷又无宏观偏析的挤压铸件.随着挤压力的增加,晶间共晶相及共晶团聚等偏析组织的尺寸有所减小,数量也相应减少.浇注温度过高容易造成气孔、夹杂的形成,且明显减小PMS,导致宏观偏析及共晶偏析缺陷的产生.适当的模具温度和较短的加压前延迟时间是获得无铸造缺陷挤压铸件的必要条件.     

A356合金重力铸造凝固过程的空间界面传热行为与表面特征（英文）

铸件/铸型界面传热系数是影响凝固过程温度场分布的重要因素。基于改进的非线性估算法,结合A356合金重力铸造凝固过程底部与侧部界面的温度测量,利用有限元法逆向求解界面传热系数的变化。结果表明:当铸件底部形成凝壳后,该界面的传热系数达到稳定;而侧部界面的传热系数稳定阶段发生在铸件体收缩完成时;底部界面传热系数的稳定值为750 W/(m~2?℃),约为侧部界面的3倍。此外,铸件底部与侧部界面的表面形貌分析表明,凝固过程表面特征的演变导致空间界面传热系数的差异。     

低压铸造铝车轮金属型与铸件界面传热系数的探索

通过安装在铸型上的热电偶记录铝车轮金属型低压铸造过程的温度曲线,将其与铸造模拟软件Magma获得的温度曲线进行对比分析,确定铸件与模具的界面传热系数。并通过模拟预测缺陷与X光检测结果的对比,验证了获得的界面传热系数的可靠性。     

AC4B铝合金与H13金属型的传热系数计算

界面传热系数是铸造过程数值模拟的重要边界条件之一,但是其取值较难确定,而一般的计算方法又比较繁琐。为了解决这个问题,利用数值模拟软件求解界面传热系数。通过实测铸件凝固温度曲线,利用ProCAST中的反算模块计算得到了AC4B铝合金与H13金属型之间的界面传热系数。结果表明,界面传热系数应当设为温度的函数,且利用商业软件计算的结果能够满足工程需要。     

挤压铸造凝固过程热-力耦合模拟 Ⅰ.数学模型及求解方法

开发了模拟挤压铸造凝固过程中铸件温度、应力及形状变化的有限元模型.该模型包括了凝固过程中潜热的释放和体积收缩效应、界面传热和变形的相互作用以及凝固壳在冲头压力下的变形等.应力场模拟中采用热弹粘塑性本构模型描述凝固壳的变形,并对液相和糊状区进行了特殊处理.利用接触算法处理铸件与模具界面,并且采用一种特殊的迭代法来模拟冲头的运动.该模型可以用来研究模具设计和工艺参数(如模具温度及冲头压力等)对铸件质量的影响.     

THERMOMECHANICAL MODELING OF SOLIDIFICATION PROCESS OF SQUEEZE CASTING I. Mathematic Model and Solution Methodology

开发了模拟挤压铸造凝固过程中铸件温度、应力及形状变化的有限元模型. 该模型包括了凝固过程中潜热的释放和体积收缩效应、界面传热和变形的相互作用以及凝固壳在冲头压力下的变形等. 应力场模拟中采用热弹粘塑性本构模型描述凝固壳的变形, 并对液相和糊状区进行了特殊处理. 利用接触算法处理铸件与模具界面, 并且采用一种特殊的迭代法来模拟冲头的运动. 该模型可以用来研究模具设计和工艺参数(如模具温度及冲头压力等)对铸件质量的影响.     

汽车副车架挤压铸造凝固过程热-力耦合模拟

根据挤压铸造凝固过程的基本物理规律和特点,提出了一种基于ANSYS的挤压铸造凝固过程热-力耦合模拟方法。模拟中考虑了热收缩和相变收缩,材料凝固和受力状态下的力学行为、潜热释放规律,以及界面传热与变形之间的相互作用。通过对阶梯试样的模拟,展示了模拟方法的有效性,模拟结果在一定程度上描述了铸件凝固过程的温度变化,同时较好地显示了挤压铸造凝固过程中挤压力的传递和衰减。最后,利用此模拟方法对汽车副车架的挤压铸造凝固过程进行计算,并根据模拟结果对工艺方案进行了优化。     

挤压铸造过程热-力耦合分析的有限元模型

开发了模拟铝合金挤压铸造凝固过程铸件温度、应力及形状变化过程的有限元模型。该模型包括了凝固过程的潜热释放和体积收缩效应、传热和变形通过界面气隙的相互作用、以及凝固壳在冲头压力作用下的变形过程等。应力场模拟中采用热弹粘塑性本构模型来描述凝固壳的变形,并对液相/糊状区进行了特殊处理。利用接触算法处理铸件与模具界面,并且采用一种特殊的迭代法来模拟冲头的运动。该模型可以用来研究模具设计、工艺参数(如浇注温度、冲头压力、加压时间等)对铸件质量的影响。     

引入界面传热系数后铸型厚度与蓄热能力关系

采用硅铝合金(含Si 13.5%)为铸件材料,45号钢为铸型材料,引入铸造数值模拟重要的边界条件界面传热系数,同时改变铸型厚度,利用有限元分析软件ANSYS模拟了金属铸造过程温度场的分布规律,分析了铸型厚度变化对铸造温度场分布的影响。结果表明:引入界面传热系数可提高数值模拟的准确性;增加铸型壁厚可提高铸件凝固速度,当铸型壁厚增加到一定厚度后,对凝固速度的影响减弱以至消失。     

基于Isight反求界面传热系数的研究

以试验测得的温度为基础,基于Isight平台,结合数值模拟方法和模拟退火算法的优化方法,计算求解了A356铝合金铸件冷却凝固过程中铸件与金属铸型间的界面传热系数。采用优化软件Isight集成铸造仿真软件ProCAST,成功解决了这两个软件的接口问题,而且在后处理数据的提取方面,采用均匀步长的计算,与整理后均匀时间步长的试验数据能更好的匹配,从而方便计算优化目标。另外,它不仅可以准确计算出随温度或时间变化的传热系数,而且还可以应用该方法优化铸造工艺和模具。     

单轴线挤压铸造凝固组织形态和塑性变形缺陷分析

分析了单轴线挤压铸造凝固体内部正向和径向压力存在的差异。结果表明,正向压力沿轴线分布同样不均匀,压力差异使得界面传热系数、结晶前沿熔体温度梯度、晶体生长速度以及塑性变形出现差异,产生单轴线挤压铸造件凝固组织形态不一致、致密度不均匀等缺陷。提出了一种满足组织性能均匀、高致密等要求的高性能铸件的多向挤压铸造工艺方法。     

一种新的基于FDM/FEM挤压铸造温度场计算模型

构建了一种新的挤压铸造过程中基于FDM/FEM的温度场计算模型,从而实现将FDM网格直接转化为FEM网格,之后建立了AM50A镁合金压力变化和熔化温度变化的关系曲线,修正熔化温度值的大小,修正其他与温度有关的热物性参数,通过建立温度与热物性参数关系数据库,为解决大型复杂铸件FEM网格剖分困难的问题提供了一种参考.为了验证模型的正确性,选用AM50A镁合金进行挤压铸造实验,实际测量结果与模拟结果基本一致.     

铝合金砂型低压铸造界面传热系数的测定

以典型板形试样的砂型低压铸造为基础,采用热传导反算法对ZL114A铝合金/树脂砂的界面传热系数进行了反求,并对界面传热系数随温度的变化关系进行了分析。结果表明,界面传热系数在液相线温度以上时基本保持恒定,约为335W獉m~(-2)獉K~(-1);当温度下降到530～573℃之间时,界面传热系数迅速下降;当温度下降到530℃之后,界面传热系数缓慢下降,最后逐渐稳定在60W獉m~(-2)獉K~(-1)左右。通过对反求得到的界面传热系数进行非线性拟合,得出了该工艺条件下界面传热系数随界面温度变化的经验公式。最后将反求得到的界面传热系数应用到ProCAST软件中对铸件的温度场进行仿真计算,计算结果表明,模拟温度与实测温度具有较好的一致性,最大温度偏差约为12℃。     

挤压铸造大高径比杯形铸件组织

研究大高径比铸件的挤压铸造将拓宽挤压铸造技术的应用范围。研究了挤压铸造ZA27合金大高径比杯形铸件的凝固组织。结果表明,铸件中压力分布极不均匀,铸件的上部边缘和底部压力较大,中下部压力较小;增大压力导致晶粒细化并发生塑性变形;ZA27合金大高径比杯形铸件的下部组织中出现分界面,界面两侧组织明显不同,后凝固一侧晶粒较细,含有较多共晶体。