界面热阻对L型镁合金铸件凝固过程温度场的影响

采用直接差分法求解热传导方程,对L型镁合金铸件凝固过程进行模拟,研究了界面热阻对温度场分布的影响。结果表明:在L型镁合金铸件凝固过程中,热量通过铸件/空气和铸件/铸型界面向外部环境、铸型传递,在铸件冒口区域形成热扩散层"阶梯",铸件由冒口区域向底座区域凝固。随着铸件/铸型热阻的减小,铸件内部温度降低,铸型拐角位置和铸型中心位置温度均升高;随着铸件/空气热阻的增加,铸件内部温度升高,铸型拐角位置和冒口位置最高温度均增加,铸件冒口区域的热扩散层"阶梯"消失,铸件由四周向中心区域凝固。     

界面热阻对镁合金砂型铸造过程温度分布的影响

采用直接差分法求解热传导方程,对AZ91镁合金砂型铸造过程进行模拟,研究了界面热阻对温度分布影响。结果表明:在AZ91镁合金砂型铸造过程中,随着铸件/铸型热阻的减小,铸件/铸型界面散热情况得到改善,拐角位置温度降低速率趋于相同,整个铸件从冒口区域和底座区域同时向内部区域凝固;随着铸件/空气热阻的增加,冒口位置温度降低速率减慢,冒口区域的优先凝固优势消失,整个铸件从冒口区域和底座区域同时向内部区域凝固。此外,铸型/空气热阻对AZ91镁合金砂型铸造过程的温度分布影响不明显。     

界面热阻对π型铸件凝固过程温度场的影响

采用直接差分法求解热传导方程,对π型镁合金铸件凝固过程温度场进行模拟,研究界面热阻对温度分布的影响。结果表明:不同铸件/铸型热阻条件下,内外拐角处的温度先快速升高到极大值,随后缓慢减小趋于稳定。随着铸件/铸型热阻的增加,冒口部分热扩散层"梯形状"向"矩形状"转变,冒口之间的"U形"低温区域逐渐增大;随着铸型/空气热阻的增大,底座部分热扩散层增厚,温度逐渐增加;随着铸件/空气热阻的增大,铸件/空气向外传输热量的能力减弱,冒口区域优先凝固的优势减弱直到最终消失。     

界面热阻对铸件凝固过程温度场的影响

采用直接差分法求解热传导方程,对T型铸件凝固过程中的温度场进行模拟,研究了界面热阻对温度场分布和凝固速率的影响。结果表明:在铸件凝固过程中,随着铸件/铸型热阻的减小和铸件/空气热阻的增加,整个铸件从冒口位置和侧面同时向内部区域凝固;随着铸型/空气热阻的减小,热量传输迅速,凝固过程加快。在实际工艺设计中,减小冒口位置附近的凝固速率,增加拐角区域和侧面凝固速率,使得冒口、拐角处和侧面凝固趋于同步,从而减少各类缺陷的形成,提高铸件的力学性能。     

铸型对镁合金铸造过程温度分布的影响

采用直接差分法求解热传导方程,对镁合金铸造过程进行模拟,研究了铸型条件对温度分布和铸件质量的影响。结果表明:砂型铸造条件下,铸型导热系数小,铸件凝固速率慢,铸件\铸型界面温度值突变小;金属型铸造条件下,铸型导热系数大,铸件凝固速率快,铸件\铸型界面温度值突变大。在实际铸造工艺中,需选择合适导热系数的材料制作铸型,从而在避免较大热变形和热裂现象的同时提高铸造速度。     

ZL201铝合金铸件凝固过程温度场的有限元模拟

以矩形ZL201铝合金铸件压力铸造为例,对凝固过程进行了合理的假设和简化,利用有限元方法,对铸造凝固过程温度场宏观变化进行了模拟计算,获得了铸型与铸件在凝固过程中的温度分布规律。在凝固过程中,铸件温度一直呈下降趋势,铸型温度的变化趋势是先升高后降低。计算结果表明,三维温度场的数值模拟能够反映铸件冷却过程温度场的动态变化,为提高铸件质量、确定凝固时间和优化工艺参数提供了参考。     

工艺因素对镁合金消失模铸造平均充型速度的影响

消失模铸造的充型过程对于获得健全铸件至关重要，研究工艺参数对镁合金消失模铸造充型速度的影响，对于工艺参数的优化和铸件质量的提高具有非常重要的理论和实用价值。以AZ91D镁合金为研究对象，系统研究了浇注温度、模样密度、真空度、直浇道高度对镁合金消失模铸造充型速度的影响。研究结果表明：在研究的工艺因素中，以真空度对充型速度的影响最为显著，其次是模样密度和浇铸温度，直浇道高度的影响相对较小。其中随着真空度的增加，平均充型速度基本呈线性增大；随着模样密度的增加，平均充型速度减小；随着直浇道高度增加，充型速度呈增加趋势；随浇铸温度升高，平均充型速度开始增加，然后逐渐降低。     

离心铸件的凝固与结晶

一、离心铸件的凝固与补缩: 在离心铸造中为了要得到致密的铸件,应力求形成由外表面向内表面的顺序凝固,内表面起着补缩冒口的作用,对铸件进行补缩。应尽量避免形成双向凝固,即当凝固阵面由外向内推进时,内表面亦形成凝固层并向外生长,以致在二个凝固阵面相遇处形成集中的缩松区。在生产中影响凝固方向的因素有两个方面: ①传热方面:由于铸型的吸热,以及铸型外表面与周围介质(空气或冷却水)间之热交换,使铸件中之热量通过外表面传递出去。假如采用砂型、而砂层的厚度等于或超过铸件的壁厚时,在铸件     

亚共晶Al-7Si-0.6Mg合金凝固过程变形规律研究

本研究以一维长杆铸件为对象,采用K型热电偶与数据分析软件研究了亚共晶Al-7Si-0.6Mg合金的凝固变形规律。结果表明:固定体积下,随着铸件模数与长宽比的增加,初晶析出温度与二元共晶反应温度随之上升,第一冷却速度、第二冷却速度与整体凝固冷却速度连续下降;受铸件/铸型界面换热影响,起始凝固部位体积收缩产生气隙并沿边线逐渐向心部区域扩展,凝固温差诱发产生的热应力受铸型刚性约束作用,铸件产生挠曲变形,宽度方向凝固尺寸变形量符合Lorentz数学函数分布,且随铸件长宽比降低逐渐下降,高度方向符合Extreme数学函数分布,随铸件长度增加连续上升;凝固总尺寸变形量随着铸件模数、凝固枝晶搭接温度与时间的增加而连续上升,随着凝固冷却速度与二元共晶反应温度的增加而不断降低。     

铝青铜铸件离心铸造工艺数值模拟

采用ProCAST软件对铝青铜铸件的立式离心铸造充型与凝固过程进行了数值模拟,分析了浇注温度和离心转速对离心铸造充型过程的影响。结果表明,在离心铸造中,浇注温度对液态金属的充型速度无明显影响,凝固速度随浇注温度的升高而降低;提高离心转速有利于提高液态金属的充型速度和凝固速度。针对铝青铜环形铸件获得的优化工艺参数为,浇注温度1 100℃,铸型转速350 r/min。     

轴承衬套离心铸造凝固过程的数值模拟

应用ANSYS软件对油膜轴承衬套巴氏合金层离心铸造凝固过程温度场和应力场进行了数值模拟,分析研究了不同的浇注温度和铸型预热温度对凝固过程的影响。结果表明,随着金属液浇注温度和铸型预热温度的升高,金属液凝固速率降低,铸型内部产生的热应力增大,越靠近合金层的地方,热应力越大;铸型预热温度越高,铸型的冷却能力越差;在离心铸造凝固过程中铸型预热温度的影响比浇注温度的影响更大;分析并得出了最佳工艺参数。模拟结果与实际生产相符合。     

立式离心铸造技术及其应用

介绍了立式离心铸造方法、浇口尺寸和铸型转速的计算。金属液在离心力作用下通过内浇口对铸件进行补缩,形成了从铸件外缘到旋转中心直浇口处的顺序凝固。与重力铸造相比,该工艺显著地提高了铸件成品率和机械性能,达到以较少的成本生产出较多优质铸件的目标。     

机械振动对AZ91充型凝固中铸件-铸型传热的影响

研究了AZ91镁合金在充型凝固过程中不同振动频率对镁合金充型过程、凝固方式和铸件-铸型间隙的影响机制,并自主设计铸件-铸型界面传热效率装置,探讨了机械振动对铸件-铸型界面传热的影响。结果表明,机械振动使充型过程中合金液流体雷诺数变大,层流边界层厚度减小;破坏凝固初期型腔壁已凝固薄层,改变镁合金的凝固方式,使合金晶粒细化、改变晶体内部相形态及分布;凝固后,使铸件-铸型间隙处于动态变化过程。进而影响了铸件-铸型界面间的传热。当振动频率分别为0,20,50 Hz时,模具所达到的最高温度值分别为365.3,372.1,377.1℃,模具温度上升至最大温度值所需的时间依次为111,100,91 s,振动频率从0Hz增大到50 Hz,模具所达到的最大温度值逐渐增加,模具温度上升至最大温度值所需的时间逐渐减少。     

L形镁合金铸件凝固过程温度场的有限元模拟

以"L"形镁合金铸件砂型铸造为例,对其凝固过程进行了合理的假设和简化,利用ANSYS平台,对其凝固过程温度场宏观变化进行了有限元计算,获得了砂型与铸件在凝固过程中的温度分布规律.在凝固过程中,铸件温度一直呈下降趋势,砂型温度的变化趋势是先升高后降低.计算结果表明,三维温度场的数值模拟能够反映铸件冷却过程温度场的动态变化,为提高铸件质量、确定凝固时间和优化工艺参数提供了参考.     

基于ProCAST的铸造应力数值模拟探讨

利用ProCAST模拟铸造应力,如从浇注开始即进行模拟,当模拟计算进行至铸件凝固温度时计算终止;如从铸件凝固以后某一温度开始,并且假定铸型为空时进行模拟,可以得到铸件的铸造应力.     

挤压铸造工艺对汽车用铝合金组织和性能的影响

研究了挤压铸造工艺对铝合金组织和性能的影响。结果表明,随着比压的增加,铝合金抗拉强度逐渐升高。比压较低时,主要表现为消除铸件缺陷;比压较高时,主要表现为提高合金液结晶性能,铸件晶粒得到细化,最佳比压强度150 MPa。铝合金铸件抗拉强度随铸型温度升高先增加后减小,最佳铸型温度220℃。随浇注温度升高,铝合金抗拉强度升高,最佳浇注温度770℃。铝合金抗拉强度随保压时间增加先增加后减小,保压时间25 s达到最大值。     

基于典型曲面结构铸件凝固过程收缩量的模拟研究

为模拟铸造过程中铸件的受阻收缩问题,开发了基于ANSYS的铸造过程热应力双向耦合模拟系统。设定铸件材质以及铸型材质的物理参数随温度变化而变化,采用接触单元处理铸件-铸型间的相互作用,实现了温度场与应力场的耦合。通过模拟具有典型曲面结构的铸件,发现铸件在凝固过程中的收缩量不仅与铸件的材质有关,还与铸件的凝固速度成反比,凝固速度越快,铸件收缩量越小;凝固速度越慢,铸件收缩量越大。     

基于数值模拟的阀体铸造工艺方案优化

利用数值模拟技术研究了阀体铸件的充型和凝固过程,分析了液态合金的流动状态、铸件的凝固顺序以及热应力分布的情况,预测了可能出现的铸造缺陷,如冷隔、浇不足以及缩孔、缩松等。得出的优化方案为将原始铸造工艺中的双直浇道结构改为较为简单的单直浇道系统;增加冷铁以调整铸件的凝固顺序;为消除铸件中出现的开裂现象,采用中空型芯以增加铸型的退让性。采用改进的工艺方案,最终获得了质量合格的铸件。     

含氮高锰钢铸造过程快速凝固方法研究

从两方面提出了高锰钢铸造过程快速凝固方法以提高钢中氮含量。通过计算钢水开始凝固温度、降低过热度，建立了高锰钢从浇铸到凝固释放热量公式模型；提出了采用热导率更高的型砂、在砂模中添加冷却装置、浇铸过程中添加冷钢等加速钢水冷却的方法，并分析了影响铸件凝固时间的因素。结果表明：铸造砂热导率对铸件凝固时间的影响最大，其次是强化冷却，而过热度的影响最小。通过改善铸型冷却性能和悬浮铸造的方法可以显著缩短钢液凝固时间，有效抑制凝固过程氮的逸出，显著提高高锰钢中氮含量。     

反重力铸造对ZL205A合金充型性能及凝固组织的影响

以“⊥”型和棒状试样为例,研究了反重力条件下,铸造工艺参数对ZL205A合金铸件充型性能和凝固组织的影响。结果表明,对于平均壁厚小于3 mm的薄壁铸件,由于差压铸造充型过程比低压铸造平稳,所以铸件成形更好,但无法成形尖角结构;提高浇注温度或铸型预热温度,均能使差压铸造薄壁ZL205A合金铸件的充型性能得到改善,且提高浇注温度效果更明显。与低压铸造相比,差压铸造可显著细化ZL205A合金晶粒度,适当提高浇注温度与铸型温度,均能进一步细化晶粒,且提高浇注温度使晶粒细化效果更显著。对于有一定截面厚度的ZL205A合金铸件,差压铸造时,当截面厚度超过一定量时,充型性能受铸型温度及浇注系统设计的影响较小,提高铸型温度,铸件产生孔洞类缺陷的几率显著增加。