柱塞泵盖铸造工艺及数值模拟应用

通过对柱塞泵盖液压铸件结构分析,预先设计方案模拟比较确定铸造工艺方案,运用数值模拟进行充型模拟和凝固模拟,预测铸造过程中的铸造缺陷。通过对充型及凝固过程的可视化分析,进行工艺优化,根据优化工艺实际制作模具浇注铸件验证。通过使用数值模拟为薄厚不均匀液压球墨铸铁铸件的开发提供理论依据和实践指导,缩短新产品开发周期、降低开发成本。     

真空吸铸叶轮铸件充型过程数值模拟*

给出了描述熔融金属充型过程的数学模型,简要介绍了充型过程的数值算法,在一些具体算法上作了适当改进。该技术被用于真空吸铸叶轮铸件充型过程数值模拟计算,并将计算结果与试验结果进行了对比。     

低压铸造铝合金车轮充型过程数值模拟的研究

利用数值模拟技术,对低压铸造铝合金车轮的流动、充型过程进行了分析。应用表明,流动场数值模拟技术可以跟踪液态金属的充型形貌,分析各部位的压力分布,为优化铸造工艺、改进模具设计提供了有效的手段。     

DPVC工艺充模过程数值模拟和实验研究

为探究真空差压注型工艺(Differential Pressure Vacuum Casting,DPVC)中充模阶段充模速度及充模压差对薄壁产品质量的影响。采用一种基于SIMPLEC-VOF法的液-气两相耦合数学模型,对DPVC充模过程的流动形态进行了分析;并进行了相应的充模实验,数值模拟和实验结果表明:充模薄壁类产品(壁厚3mm内),注型材料黏性力占据了主导地位,扰动得到了有效抑制,流动是稳定的,差压充模过程卷气现象较少,但排气穴位置、数量对产品气穴缺陷影响较大,合理设置可基本消除注件内的气泡缺陷。     

离心力场下铸造充型行为数值模拟

建立了离心力场下铸造充型流动的数学模型,采用VC++语言自行编制了离心力场铸造充型及凝固传热的计算机模拟软件。通过模拟旋转圆柱容器中的液体从重力静止水平自由表面状态过渡到离心抛物面自由表面的动态变化过程,并与理论解析曲线对比,以及钛合金薄壁件离心浇注充型状态与试验结果的对比,检验了所建立的理论模型及计算程序的正确性。通过对钛合金薄壁铸件在重力场与离心力场浇注工艺条件下合金熔体充型行为数值模拟结果的对比表明,在一定转速条件下,金属液的离心浇注比重力浇注具有强得多的薄壁充型能力。     

盘体类零件低压铸造过程的ANSYS数值模拟

在低压铸造成形过程中,液态金属流体的充型和凝固是其中最核心和最重要的两步流程,其工艺水平将决定铸件的成型质量和成品率,而且铸造过程中所产生的各类铸造缺陷大都来自于这两个阶段。本文将对盘体类零件低压铸造的充型和凝固过程进行计算机数值模拟,介绍其理论基础,并将温度场数值模拟技术和流场数值模拟技术耦合仿真,运用ANSYS有限元软件中的CFD流体仿真模块和Thermal模块,对盘体类零件低压铸造充型和凝固过程中的流场和温度场变化进行研究。     

基于数值模拟的轮毂铸件铸造工艺设计

对水轮发电机轮毂铸件的铸造工艺进行了设计,通过对铸件充型过程中的流场、凝固过程的温度场进行数值模拟,得出铸件在浇注时充型平稳,无缩孔、缩松等缺陷的产生,验证了工艺的可行性。     

基于INTECAST软件的铸造工艺优化设计

通过应用INTECAST铸造数值模拟软件对充型和凝固过程的模拟仿真,实现了铸造工艺的优化设计。同时应用多个实例介绍了INTECAST软件进行铸造过程模拟的基本原理和过程。     

低压铸造薄壁板件的流动与传热耦合数值模拟

采用 VOF法处理自由表面 ,达西源项法处理固 -液两相区流动 ,开发了铸造过程流动与传热耦合数值模拟软件。通过对流场及温度场分别采用不同的计算域和时间步长 ,大大提高了计算效率。利用该软件模拟了一薄壁板件的低压铸造过程 ,并进行了实验验证。数值模拟结果表明 ,对薄壁件而言 ,充型过程的流动对铸件初始温度分布影响较大 ,但充满后的残余流动对温度分布影响较小     

基于INTECAST软件的铸造工艺优化设计

通过应用INTECAST铸造数值模拟软件对充型和凝固过程的模拟仿真，实现了铸造工艺的优化设计。同时应用多个实例介绍了INTECAST软件进行铸造过程模拟的基本原理和过程。     

微热压印过程聚合物流动形貌研究

为研究模具结构对聚合物流动形貌的影响,利用Deform-2D对微热压印成型过程进行了有限元模拟。首次系统的研究了模具占空比、宽厚比、阴模、阳模及不对称结构对聚合物流动形貌的影响。模拟结果显示随着占空比的减小,聚合物截面流形从单峰过渡到双峰,从陡峭过渡到平坦,当宽厚比大于1.5时,截面流形开始表现为双峰形式。其仿真结果和相关实验结果吻合。和阳模压印时没有明显的高度差相比,使用阴模压印时,微结构之间存在较大的高度差。针对压印过程易出现的填充效率不佳,提出了模具拓扑结构优化策略,通过在模具边缘布置一些流动坝,达到降低边界处聚合物流动率、促进聚合物有效填充的目的。仿真结果表明优化策略对促进聚合物填充具有很好的效果。     

消失模铸造充型与凝固过程的计算机仿真

根据消失模铸造液态金属充型及液态金属—模样界面的推进机制,提出了充型过程界面推移位置的人工神经网络算法。根据计算得出的界面位置,用SOLA算法计算了充型过程中液态金属的流场,并耦合计算了充型过程中的温度场。根据计算得到的充型结束时铸件及铸型温度场,求解三维导热微分方程,计算了铸件凝固过程的温度场。结合消失模铸造型壁移动的规律,预测了球墨铸铁件消失模铸造的收缩缺陷。计算模拟结果与充型过程实际测试结果及铸件解剖结果一致。     

STUDY ON NUMERICAL SIMULATION OF MOLD-FILLING AND SOLIDIFICATION PROCESSES OF SHAPED CASTING

０ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ,ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｈａｖｅｔａｋｅｎｐｌａｃｅｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆＣＡＤａｎｄｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｃａｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ［１～...     

微细胞皿注塑模具变温系统设计

采用微细电火花技术铣削加工了细胞皿模具型腔,以聚丙烯(PP)为例进行了成形工艺数值模拟分析,结果表明,注射速率、模具温度、熔体温度对充模过程影响较大,模具温度需要达到120℃型腔才能充满。提出了油水电相结合的变模温技术,变模温实验结果表明,型腔温度从80℃变化到120℃大约需要6min。填充实验表明,油水电相结合的变模温技术对实现微注塑模具成形过程的变模温是可行的。     

Premature melt solidification during mold filling and its influence on the as-cast structure

Premature melt solidification is the solidification of a melt during mold filling. In this study, a numerical model is used to analyze the influence of the pouring process on the premature solidification. The numerical model considers three phases, namely, air, melt, and equiaxed crystals. The crystals are assumed to have originated from the heterogeneous nucleation in the undercooled melt resulting from the first contact of the melt with the cold mold during pouring. The transport of the crystals by the melt flow, in accordance with the socalled “big bang” theory, is considered. The crystals are assumed globular in morphology and capable of growing according to the local constitutional undercooling. These crystals can also be remelted by mixing with the superheated melt. As the modeling results, the evolutionary trends of the number density of the crystals and the volume fraction of the solid crystals in the melt during pouring are presented. The calculated number density of the crystals and the volume fraction of the solid crystals in the melt at the end of pouring are used as the initial conditions for the subsequent solidification simulation of the evolution of the as-cast structure. A five-phase volume-average model for mixed columnar-equiaxed solidification is used for the solidification simulation. An improved agreement between the simulation and experimental results is achieved by considering the effect of premature melt solidification during mold filling. Finally, the influences of pouring parameters, namely, pouring temperature, initial mold temperature, and pouring rate, on the premature melt solidification are discussed.     

负压实型铸造铸铁件充型过程的研究

从试验的角度出发,设计和探讨适合于研究负压实型铸造高熔点铸铁合金充型过程的研究方法.根据负压实型铸造的工艺方法,分别设计了电阻模拟法、激冷法和电极触点法.结果显示,电极触点法是一种研究负压实型铸造铸铁件充型过程的较好方法.     

基于近似因子分解法的铸造充型过程数值模拟研究

目前求解流动过程中速度场、压力场最常用的方法是SOLA法,在求解过程中由于需要在连续性方程、动量方程间反复迭代,所以计算效率不高。采用近似因子分解法进行速度场、压力场求解,由于在求解过程中每一步均可采用托马斯算法求解三对角方程,所以计算简单,可有效提高计算效率。最终建立了基于有限差分法的流动场数值模拟程序,并针对Benchmark件进行了充型过程流动场数值模拟,通过对比模拟结果与实验结果,验证了计算模型的正确性。     

工作站环境下充型凝固过程数值模拟技术的研究

铸造充型凝固过程的数值模拟已成为铸造领域最热门的研究课题之一。目前,凝固过程的温度场数值模拟及缩孔缩松预测已应用于实际生产,充型,热应力,微观组织等基础研究及实用化进程亦取得很大进展。     

注射模浇注系统位置优化设计

通过对注射成形制品常见缺陷及其成因的分析，确定良好的浇注系统位置是提高塑件质量的重要途径。将数值模拟和优化算法相结合，以熔体同时到达型腔末端为优化目标，对注射模浇注系统位置优化设计进行了研究。通过两个算例证明了所采用的优化模型及算法是有效的。     

调压式真空注型充型速度智能调控方法研究

针对真空注型(Vacuum casting,VC)浇注件由于充型速度不稳定所导致的翘曲变形质量缺陷,提出调压式真空注型工艺,并分析压力充型机理,论证压力差是影响充型速度的关键工艺参数,并通过分析阀口开度和充型速度的关系制定了充型速度控制策略。详细介绍该控制策略的实现过程,包括：对浇注件的STL模型进行体素化,并获取模腔的体积及横截面面积等特征;采用控制体积法对充型过程进行数值模拟,获得理论的阀口开度调节曲线;构建阀口开度模糊控制器,并利用二维查询表实现模糊推理过程,提高了控制器的响应速度,减小超调量。利用自主研制的试验平台结合具体实例进行试验,试验结果充分体现了调压式真空注型工艺的优势,证明了控制策略的可行性,大大提高了浇注件质量,为真空注型技术提供了一种新的工艺方法。