铝合金铸造充型凝固数值模拟的研究现状与发展

铸造过程的计算机数值模拟是当前重要的研究方向,而铸件的充型凝固过程是整个模拟过程中的难点之一.本文概括了国内外对铝合金铸造充型凝固数值模拟,回顾了充型凝固过程中模拟和计算方法的发展.总结了目前国内外在铝合金充型凝固数值模拟方面取得的一些成绩.简要介绍了目前国内外数值模拟软件的发展情况.     

铸件充型数值模拟的研究进展

铸造过程计算机数值模拟技术是当今材料科学的重要前沿领域。本文从铸件充型数值模拟的发展过程、软件的开发状况、计算方法及验证方法等四个方面介绍了国内外铸件充型过程计算机数值模拟的概况。     

立式离心铸造顶头模具设计及充型凝固模拟

根据Φ136mm的穿孔顶头外形,设计一种立式离心铸造顶头的模具。通过数值模拟软件模拟其充型过程及凝固过程,离心铸造工艺参数为离心转数300 r/min、浇注温度1530℃和充型速度0.25m/s。模拟结果表明:铸件的充型过程基本平稳、快速,大概10.7s充型完毕;凝固过程中铸件温度场分布符合顺序凝固的要求,需1237s完全凝固。另外,固相分数也证实了铸件凝固过程是合理的。     

DF-300A减速机箱体铸造工艺优化设计

运用铸造数值模拟软件Pro CAST,对DF-300A减速机箱体的铸造工艺方案进行充型和凝固过程的数值模拟,分析铸件充型和凝固的状态以及温度场的变化情况。针对温度对阶梯式浇注工艺方案的充型和凝固过程的影响进行数值模拟,根据分析结果对箱体的铸造方案进行优化改进并确定最优浇注温度为1 400℃。通过增加冒口尺寸及数量、增加冷铁、改变铸件的圆角大小等方式有效地控制了缩孔、缩松缺陷的产生,提高了铸件品质和合格率。     

数值模拟在铝铜合金低压铸造工艺中的应用

以某厚大ZL205A合金铸件为例,采用数值模拟的方法对铸件低压铸造工艺中充型和凝固过程进行模拟,分析了充型及凝固过程中温度场的变化,并按模拟结果进行了生产,结果获得了优质的铸件。     

运用华铸CAE／InteCast工艺分析软件优化铸钢件补缩系统

近年来,随着计算机技术的飞速发展,铸件充型凝固数值模拟技术以其较高的准确性和实用性,已广泛运用于铸造领域,它以铸件充型过程、凝固过程数值模拟技术为核心对铸件进行铸造工艺分析,在预测铸件缩孔缩松缺陷、改进和优化工艺、缩短产品试制周期、降低废品率、保持工艺设计水平稳定等诸多方面都有明显的效果.本公司运用华铸CAE/InteCAST铸造工艺分析软件近四年的时间,对两百余种不同的铸件做过六百多次模拟分析,改进和优化了许多老产品铸件的工艺,铸钢件废品率稳定在3%以下,大量的新产品则一次性浇注成功,最大限度地保证了铸件质量.     

低压铸造铝合金轮毂充型与凝固模拟

在低压铸造过程温度场及流场实验的基础上,开发了基于ＳＯＬＡＶＯＦ算法的充型与凝固过程数值模拟软件,对７２－４６轮毂铸件进行了模拟分析。结果表明,低压铸造充型过程中降温明显,准确的凝固模拟必须首先考虑充型。针对轮毂铸件的充型特点,开发了简化充型模拟软件。简化模拟得到的初始温度场与采用ＳＯＬＡＶＯＦ算法的模拟结果基本吻合,实现了为后续凝固模拟提供正确的初始温度场的设计目标。     

微机在铸造工艺与设备中的应用 第二讲 微机在液态金属充填型腔和铸件凝固过程数值模拟中的应用(2)

充型过程数值模拟是通过分析液态金属的流动状态，以优化浇冒口系统设计，防止或减轻吸气、氧化、侵蚀冲击等造成的铸造缺陷，是铸造仿真技术的重要方面之一。微机组织模拟是当前铸造工艺过程仿真领域的前沿课题，通过分析铸件凝固组织，以更好地控制工艺条件，最终获得力学性能良好的铸件。     

微机在铸造工艺与设备中的应用：第二讲 微机在液态金属充填型腔…

充型过程数值模拟是通过分析液态金属的流动状态，以优化浇冒口系统设计，防止或减轻吸气、氧化、侵蚀冲击等造成的铸造缺陷，是铸造仿真技术的重要方面之一。微机组织模拟是当前铸造工艺过程仿真领域的前沿课题，通过分析铸件凝固组织，以更好地控制工艺条件，最终获得力学性能良好的铸件。     

国内铸造工艺数值模拟研究及应用现状

铸造计算机模拟可以使铸件在铸造过程中应力场、温度场、流动场等分布变化情况、组织晶粒的生长和形貌变得可视化,并根据场量的分布来预测及预防铸件的缺陷。本文介绍了国内铸造数值模拟研究及应用发展状况,并指出了数值模拟技术在充型凝固过程中应用的发展方向。     

海豚直升机镁合金主机匣铸件充型过程的数值模拟

利用MAGMA软件分别对海豚型直升机主机匣铸件的低压铸造和重力铸造的充型及凝固过程进行数值计算,并对低压铸造方案的数值模拟结果进行试验验证。结果表明,应用低压铸造有利于减少主机匣铸件的氧化夹渣、缩孔及缩松等缺陷。     

铸造合金湍流和层流充型与凝固三维数值模拟软件及基在精密铸件上的应用

建立了铸件充型过程中金属液流体湍流和层流流动及凝固冷却时三维速度场和温度场数值模拟的计算方程;介绍了这些方程的数值求解,相关边界条件及凝固潜热处理方法;以此为基础,编制了三维计算、前处理、后处理程序及相关数据库,形成了SRIFCAST软件。本软件已成功地应用于铸造生产,制定了各种铸件尤其是精密铸件的铸造工艺,获得了优质铸件。     

铸造充型过程的数值模拟研究现状及发展

铸件充型过程计算机模拟仿真是铸造学科发展的前沿领域.分析了国内外铸造充型数值模拟的发展过程以及目前应用的最前沿数值模拟方法,论述了铸造充型模拟的数学模型、计算方法和实验验证方法,并提出了数值模拟现存的主要问题,阐述了充型过程数值模拟的发展趋势.     

轴承支架半固态压铸过程数值模拟

采用数值模拟方法分析了半固态铝合金的表观粘度及浇注温度对轴承支架铸件压铸充型和凝固过程的影响。结果表明,半固态铝合金的充型速度随其表观粘度的增加而显著下降,而浇注温度对充型速度的影响与液态压铸时的一致。铸件同一部位的凝固温度随半固态铝合金浆料充型时的表观粘度增加而提高。凝固后铸件内未出现铸造缺陷。     

凸轮轴轴承盖挤压铸造工艺及数值模拟研究

通过对轴承盖挤压铸造工艺分析,确定了成形工艺方案,运用ProCAST对ADC12铝合金汽车凸轮轴轴承盖的直接挤压铸造成形过程进行了数值模拟,并对合金液的充型及凝固过程进行了可视化观察,预测充型及凝固过程中的缺陷。模拟结果表明,铸件的充型及凝固过程合理,有效的减小了缺陷的产生。并通过试制生产验证了该成形方案的可行性,为实际生产提供了理论依据和指导。     

华铸CAE／InteCAST铸造工艺分析软件集成系统

华铸CAE／InteCAST中国铸造领域著名的模拟分析系统，是华中科技大学经20年研究开发，并在长期生产实践检验中不断改进、完善起来的一项软件系列产品。该软件集成系统是分析和优化铸件铸造工艺的重要工具，它以铸件充型过程、凝固过程数值模拟技术为核心对铸件进行铸造工艺分析。可完成多种合金材质（包括铸钢、球铁、灰铁、铸造铝合金等）、多种铸造方法（砂型铸造，金属型铸造，压铸，低压铸造等）下铸件的凝固分析、流动分析以及流动和传热耦合计算分析。     

气缸体浇注系统的设计与成形过程的模拟

针对某厂一小型发动机缸体,利用大孔进水理论对其浇注系统进行设计,通过数值模拟软件模拟其充型过程及凝固过程.模拟结果表明:铸件的充型过程基本平稳、快速;凝固过程中铸件温度场分布符合顺序凝固的要求,固相分数也证实了铸件凝固过程是合理的.     

铝镁合金金属型拉伸试样铸造工艺的优化

利用ProCAST数值模拟软件对充型和凝固过程进行模拟,并预测铸件缩孔缩松缺陷,对于研究铸造工艺对金属型铝镁合金铸件质量影响具有重要的指导意义。本文就拉伸试样铸件设计了侧式正弦浇道和竖式直浇道两种不同浇注工艺,并且在充型温度场、凝固时间以及缩孔缩松缺陷预测等方面进行了数值模拟分析和结果对比,最后选用了竖式直浇道工艺进行模具设计制造和铸造。铸造表明,模拟结果合理,竖式直浇道工艺可以进一步改进。     

钛合金离心铸造数值模拟技术及应用

铸造CAE在复杂钛合金铸件的离心铸造凝固过程模拟,预测了钛合金铸件铸造过程的可能缺陷。简要介绍了复杂钛合金离心铸造过程数值模拟技术,包括钛合金的充型凝固模拟、凝固过程温度场数值模拟及预测缩松缩孔等,并给出了华铸CAE软件对典型的复杂钛合金支板铸件进行模拟和模拟结果分析的应用案例。应用表明,该软件能够准确地预测钛合金铸件可能产生的气孔、缩松缩孔等缺陷等。     

大型铸钢轧辊三维充型与凝固过程数值模拟

应用熔融金属在复杂型腔内的流动与热计算技术及铸件常见铸造缺陷预测技术，编制了铸件充型与凝固过程三维数值模拟软件，并对大型铸钢轧辊进行了数值模拟、缺陷预测及试验验证，模拟预报与生产验证结果基本一致。