基于数值模拟技术的十二缸铝合金曲轴箱的冒口设计

在分析曲轴箱总体结构的基础上,确定较好的造型方案,用UG造型软件进行了三维造型;在此基础上,利用清华大学研制的数值模拟软件FT-Star对无冒口及浇注系统的铸件进行温度场模拟及缩孔计算,找出全部热节位置.根据铸件中出现的热节位置,确定进行模数计算的结构分体,然后根据这些结构分体,按照铝合金的特点进行冒口设计.利用数值模拟软件对其进行充型凝固的模拟评价,调整冒口及浇注系统进行铸造工艺优化.最后得到了优化的铸造工艺.     

轴瓦体铸铁件的数值模拟和铸造工艺优化

根据轴瓦体铸铁件的结构特点,对轴瓦体进行铸造工艺设计。在铸件一侧设计浇注系统,在铸件顶部设计了冒口来实现对壳体进行补缩。用CAD软件建立了铸件的三维模型,运用ViewCast模拟软件对轴瓦体进行凝固过程模拟,发现在铸件顶部及热节处存在缩孔缩松等缺陷。根据数值模拟结果并结合理论分析,通过改用保温冒口的方法改进了铸造工艺方案。结果表明,只在热节处出现少量的缩松,铸件的缺陷已经消失。     

旋流器铸钢件的数值模拟和铸造工艺优化

根据旋流器铸钢件的结构特点,对旋流器进行铸造工艺设计。在铸件一侧设计浇注系统,在铸件顶部设计了冒口来实现对壳体进行补缩。用CAD软件建立了铸件的三维模型,运用ViewCast模拟软件对旋流器进行凝固过程模拟,发现在铸件顶部及热节处存在缩孔、缩松等缺陷。根据数值模拟结果并结合理论分析,通过改用保温冒口、增加冷铁的方法修改铸造工艺方案。结果表明,只在热节处出现少量的缩松,铸件的缺陷已经完全消失,从而获得了优化的工艺。     

铸钢件冒口离开热节补缩机理的研究

文章在综述了铸钢件顺序凝固补缩理论和目前生产中常用的模数法、补缩液量法、比例法、工艺出品率验算法、冒口三次方程计算法等冒口设计方法之后,分析了铸钢件冒口尺寸、位置及其形成的顺序凝固模式与铸件收缩缺陷的关系,即冒口设计过大和冒口放在热节上,导致热量过分集中,形成较大的接触热节,并不能实现凝固全程的顺序凝固补缩,造成铸件与冒口邻接处常常发生缩孔、缩松、热裂、晶粒粗大、偏析等缺陷.在冒口离开热节工艺实践和动态顺序凝固理论研究工作的基础上,本文首先对5t～10t铸钢半齿圈冒口离开热节工艺进行了分析研究,统计计算了半齿圈轮缘和轮毂薄壁分析的物理模数、冒口偏移距离、冒口有效补缩距离与冒口有效补缩范围,得出了轮缘上冒口离开热节后中间薄壁处的效应增大系数厂=1.17,冒口偏离系数S=3.04,并推导出了半齿圈类铸钢件冒口偏离系数、冒口偏移距离与冒口有效补缩范围以及铸件结构之间的定量关系式.然后按照结构对称性,截取半齿圈铸件轮缘的一部分,将其简化成"T”型试样,轮缘作为主壁,轮辐简化成"T”型试样的辅壁,利用计算机凝固数值模拟,得出了每一厚度的辅壁在凝固初期,对主壁都起到加热作用,即为热筋,当辅壁完全凝固后,对主壁又会起到冷却作用,即变为冷筋,也就是在试样凝固过程中,都有一个从热筋到冷筋的转变过程,"T”型试样随着凝固时间的推移,由于辅壁凝固后期对主壁的冷却作用,两壁相交区域的几何热节由辅壁下部一分为二向两侧推移,铸件热节这种随凝固时间的变化而变化的性质称为热节的动态性.随着辅壁厚度的增大,热节分裂越来越晚,凝固最后两个热节中心距离也越近,铸件热节随铸件几何尺寸以及铸件一铸型系统内其它各构成因素变化而变化的性质,称为热节的系统性.当铸件的几何节最后凝固为永久热节时,冒口离开几何热节才是真正的冒口离开热节.对21511半齿圈铸件轮缘上5种冒口位置的模拟方案中,冒口偏移距离570mm为推荐的工艺方案,冒口离开热节后,靠接触热节和流通效应的作用,维持了中间薄壁部分补缩通道的畅通.对于21511半齿圈冒口离开热节后,冒口补缩时间可缩短11%,冒口模数可减小5.7%,冒口体积可减少16%,冒口补缩效率可提高2%,铸件工艺出品率可提高3.4%,平均生产每吨铸件节约冒口消耗钢水84kg.通过生产统计与数值模拟,最后对铸钢半齿圈给出了冒口离开热节补缩工艺设计的一般方法,使铸钢件冒口离开热节动态顺序凝固理论实用化向前迈进了一步.     

CAE技术在轴承箱体铸造工艺优化中的应用

利用华铸CAE软件对YL14000B型烟机轴承箱体的充型凝固过程进行了模拟分析,预测了该铸件原铸造工艺存在冒口过大而导致的补缩过剩、后轴承座热节处存在集中缩孔、底座热节处存在疏松等缺陷.通过采取减小冒口尺寸、增加热节处内冷铁数量和加宽补缩通道等措施;再次进行CAE数值模拟,发现上述缺陷得到了有效消除.实际生产结果表明,冒口根部无集中缩孔,铸造工艺出品率由61%提高到了71%,节约钢液660 kg,降低了生产成本,铸件质量也得到了提高.     

基于数值模拟的冒口优化设计

对压水堆核电站蒸汽发生器支承铸件用数值模拟的方法直接寻找铸件的热节位置,根据得到的热节数据设计冒口,并对设计的冒口进行数值模拟,直至得到最优结果。设计结果能够在保证铸件品质的前提下,节约金属材料,减少机械加工成本,提高铸造效益。     

悬索桥主索鞍充型过程数值模拟与工艺优化

基于ProCAST软件模拟了悬索桥主索鞍裸件的凝固过程,找到主索鞍热节所在位置,完成了冒口设计;结合主索鞍的结构特点,设计出初始浇注系统,对主索鞍浇注充型过程进行了数值模拟。根据模拟结果,改进了初始设计方案,获得了合理的浇注系统和铸造工艺优化方案。该优化方案对实现主索鞍的高质量铸造成型具有重要的技术价值。     

控制杆铸造工艺优化及组织性能分析

根据控制杆的结构,对控制杆铸钢件的铸造工艺方案进行设计,再运用View Cast模拟软件对控制杆的铸造工艺进行数值模拟。模拟结果表明,在热节部位容易出现缩孔、缩松。设计冷铁数量及尺寸,在热节部位放置冷铁,同时重新设计冒口尺寸及数量,并且改为保温冒口。工艺优化后模拟结果显示,铸件大块的缩孔、缩松得到有效地消除,不仅能满足铸造需求,同时还提高了工艺出品率。对铸件进行900~920℃正火+580~600℃回火处理,测得其抗拉强度为815 MPa,硬度(HBW)为285,满足生产需要。     

CAE技术在轴承座铸件冒口设计中的应用

基于铸造数值模拟技术,对冶金设备上的关键铸件—轴承座进行计算并对比分析了不同冒口设计下铸件的凝固过程.比较分析了不同冒口方案下铸件本体中缩孔倾向,优化了冒口方案,提高了工艺设计的可靠度.     

铸件热节系统性的研究

采用计算机凝固数值模拟研究铸件热节的位置、大小、形状和数量,在凝固过程中根据铸件－铸型系统内几何因素、物理因素、工艺因素等各因素的变化关系,揭示热节的系统性;讨论了冒口与热节的位置关系。     

铝合金压铸工艺数值模拟分析

采用压铸工艺成形铝合金薄壁长轴类零件。首先根据压铸模具浇注系统的设计原则,对铝合金件压铸模的浇注系统进行了设计计算;其次运用procast软件对铝合金压铸成形工艺进行数值模拟,根据压铸过程中的温度场云图,进行了压铸模具的热平衡分析和压铸件的充型凝固分析;最后针对模拟的结果进行了压铸模具的设计。     

压力/低压/金属型铸造多周期、多阶段数值模拟技术的研究与应用

根据压力铸造、低压铸造和金属型铸造生产的特点,研究开发了适合于这些特种铸造方法的多周期、多阶段的计算机数值模拟系统,同时解决了冷却工艺过程模拟、多周期精确充型模拟等关键问题,能够较好的分析冷却工艺,预测模温平衡,优化模具的初始预热工艺,从而有效的控制产品质量,提高生产效率,该技术可以较好地指导实际生产.     

铝合金石膏型精密铸件凝固过程数值模拟与实验验证

应用自行开发的铸件充型及凝固模拟系统,对铝合金石膏型精密铸件的凝固过程进行了数值模拟。采用自行设计制备的多通道自动测温装置,对所模拟的铸件进行现场测温。为了提高模拟精度,对铸件铸型热物性参数进行了实测,并采用最小二乘法进行拟合。通过计算机模拟预测了铸件的缩孔区,分析了铸件缺陷产生的原因,提出了合理的工艺方案,消除了铸件内缩孔的发生。实验验证的结果表明,数值模拟结果与测试值拟合较好     

大型铝合金铸件水力模拟与数值模拟的研究

为保证大型铝合金铸件的质量,通过水力模拟和数值模拟两个途径优化铸造工艺;水力模拟依据相似理论,建立水力模型,选出最佳浇注系统,防止吸气、浇不足等缺陷;数值模拟通过计算铸件动态温度场,来预测缩孔、缩松等缺陷,据此来改变冒口、冷铁的尺寸及数量,控制铸件凝固顺序,保证铸件内部质量,最后,综合水力模拟和数值模拟结果。确定了合理的工艺方案,确保铸件一次浇注成功。     

铸造数值模拟技术在消失模铸造中的应用现状及分析

介绍了铸造数值模拟技术在消失模铸造中的应用现状,分析了该技术产生的原因及背景,并对消失模铸造企业提出了相应的建议,对铸造数值模拟技术在消失模铸造中的发展趋势做出了评述。     

Recent developments of InteCAST software and its applications on special castings

1. IntroductionNumerical simulation of casting process is a technologyto reconstruct and advance the traditional foundry industryby using computer technology. It has important effect onreducing production cost and improving competitiveability of foundry industry. Its application and popularizat-ion will bring great economic benefits and social benefitsfor both foundry industry and society.This paper introduced the function modules of InteCASTsoftware and some new techniques adopted by InteC…     

《铸造三维设计及优化》学练做一体化教学改革与实践

根据铸造行业人才培养新要求,整合传统专业课程,结合三维设计软件的应用,开展《铸造三维设计及优化》课程的教学改革。课程结构分为铸造工艺设计基础,专业绘图软件的应用,铸造仿真模拟及优化三大模块,采用学练做一体化教学,灵活运用案例法、分组法、任务驱动等教学方法,取得较好的教学效果。最后对教学改革中遇到的问题和改进措施进行了梳理总结。     

铸造工艺模拟CASTsoft CAD/CAE技术铸造工艺设计及优化中应用

利用铸造工艺设计及工艺模拟CAStsoft CAD/CAE技术对铸件毛坯模数、工艺热节计算、浇冒系统计算、浇注过程计算、凝固过程计算,对铸件毛坯进行工艺设计和铸造缺陷分析,依据分析结果对工艺进行改进,最后设计出合理的铸造工艺.通过砂型重力铸造8.05 t铸钢件,1型4件的小型铸铁件等2个实例验证了工艺模拟的可靠性,表明采用铸造模拟技术,能取得事半功倍的效果.     

稳步发展的压铸技术——第五届中国国际压铸会议论文综述

介绍了“第五届中国国际压铸会议”关于压铸学术交流概况,对压铸生产的发展状况,铝合金压铸、半固态技术的发展,镁合金压铸、半固态技术的发展,计算机模拟技术在压铸中的应用、挤压技术的研究发展和其它方面等6个部分的会议论文进行了评述,并提出了未来压铸行业的工作重点。     

铝合金扁锭热顶电磁铸造技术

根据热顶-电磁铸造的基本思想,设计了一套适合于制取铝合金扁锭的热顶-电磁成型系统,用小线圈法测量了系统内的磁场强度,计算了电磁压力分布,并与普通电磁铸造成型系统的结果进行对比分析;依据热顶电磁铸造的成型条件,确定了相关的控制参数;通过大量的拉坯实验,探讨了热顶对防止电磁铸造坯易产生表面夹杂缺陷的作用.结果表明:采用热顶-电磁铸造法不仅可有效去除电磁铸造中因电磁搅拌产生的氧化夹杂,而且使得电磁铸造过程简便而易于控制.