铝合金端盖件压铸工艺的数值模拟

运用铸造模拟软件Procast对一模四腔的A356铝合金压铸零件进行数值模拟,分析铸件的充型凝固过程,预测缺陷。结果显示：在压射速度为2．5m／s,浇注温度为650℃,模具温度为240℃的条件下四腔同时充填,充型平稳,排气良好,得到充型完整、无缩松缩孔、气孔倾向小的铸件。     

ZL201合金半固态压铸成形过程数值模拟

为了解半固态压铸过程中浆料充型规律及其流动特点，本文采用AnyCasting铸造仿真软件特有的半固态触变功能模块(Bingham粘度模型)对半固态ZL201铝合金的触变充型过程进行数值模拟，研究慢、快压射速度及切换时间对半固态触变压铸充型过程的影响，对最优充型条件下的铸件微观组织及力学性能进行模拟研究，并进行试验对比.数值模拟结果显示，ZL201合金半固态触变压铸成形在浆料温度600 ℃、模具温度240 ℃时、低速压射速度0.1 m/s、且在1.5 s后进行速度切换、高速压射速度为1 m/s时，所得铸件维氏硬度最大可达72HV，平均抗拉强度为208 MPa.按照该工艺条件成型的成形件显微组织致密，测得其平均抗拉强度为212.5 MPa、平均硬度值为70.8HV, 性能较高，与模拟结果符合较好.     

铝合金壳体件压铸工艺的数值模拟

基于UG平台设计了铝合金壳体压铸件的浇注系统和排溢系统,并运用铸造模拟软件Anycasting进行了数值模拟。通过分析铸件的充型及凝固过程,判断设计的合理性。模拟结果表明,在压射速度为2m/s,浇注温度为670℃,模具预热温度为180℃的条件下,铸件充型平稳,无明显缺陷。     

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。     

工艺参数对压铸AM60B合金微观组织的影响

采用液态压铸技术,研究了压铸工艺参数对AM60B合金显微组织的影响.试验结果表明,当浇注温度为680℃、模具温度为180℃、压射速度为3.0m/s、压射比压为75MPa时,压铸镁合金AM60B可以获得组织均匀细小、表面光滑、缺陷极少的铸件.     

摩托车铝合金缸体压铸工艺参数优化

为解决摩托车铝合金缸体压铸件存在的缺陷问题,利用Any Casting铸造数值模拟分析软件,采用正交试验方法,并借助Image J软件统计铸件的孔洞面积(缩孔缩松或气孔),系统研究了压铸工艺参数:快压射速度、快压射切换点位置及模具温度对摩托车铝合金缸体孔洞面积的影响规律.研究表明,铸件内的孔洞总面积随着快压射速度的增加而增加,随着快压射切换点位置和模具预热温度的增加而减小.本实验条件下的最优工艺参数为:快压射速度2.0 m/s、快压射切换位置280 mm、模具温度240℃.采用该组参数,使铸件致密度增大,上、下端面孔洞所占面积分别减少21%和68%,铸件废品率从14%降低到5%.     

半固态ZL201合金本构关系研究

采用Gleeble 3800热模拟试验机对液相线铸造获得的ZL201合金半固态坯料进行了不同工艺参数下的热模拟试验,并进行了变形抗力本构方程拟合,以此为基础根据Stefan方程确定了幂律模型中的表观粘度等参数.采用商用仿真软件ANYCASTING对汽车发动机支架进行了触变压铸过程数值模拟分析,获得了ZL201合金的半固态充填流动特征响应.结果表明:半固态表观粘度随剪切速率增大而下降,在充型过程中呈现剪切变稀的触变成形特点,半固态浆料将以层流方式充填型腔,可获得充型完好的半固态压铸零件.     

ZL201合金的半固态成形组织和力学性能

制备ZL201合金半固态坯料、将其二次加热、触变模锻成形以及成形件热处理,研究了工艺条件对成形件的组织和力学性能的影响.结果表明:采用近液相线半连续铸造技术制备的ZL201合金半固态坯料微观组织为大量细小的等轴晶和少量短程枝晶;在适当的工艺条件(在640℃保温5 min,模具温度250～300℃,留模时间10～15 s)下可触变成形出表面光洁的ZL201合金成形件;经过T5处理后,ZL201合金的抗拉强度达到278 MPa,延伸率达到9%,大大高于压铸成形件的性能,其强化相为CuAl2和TiAl3.由于成形速度高,溶体高速充型,造成成形件气孔率高,使ZL201合金半固态压铸成形的组织致密度不如半固态模锻成形件,这是半固态压铸件强度低、模锻件强度高的主要原因.     

AZ91D镁合金托弹板半固态触变模锻研究

为了掌握半固态触变模锻中工艺参数对成形零件的微观组织和力学性能的影响规律,借助拉伸试验机和金相显微镜对AZ91D镁合金托弹板的半固态触变模锻过程进行了研究.AZ91D镁合金半固态坯料分别采用传统SIMA法和新SIMA法制备.结果表明:压力对托弹板零件的充型过程有很大影响,当压力为500 kN,托弹板零件充型不满;当压力为2000 kN,托弹板零件充型良好.坯料加热温度和保温时间对托弹板零件的力学性能有一定影响.当压力为2000 kN,模具预热温度为450 ℃,坯料在545 ℃保温20 min时,新SIMA法制备的半固态坯半固态触变模锻成形的托弹板零件获得最佳的力学性能.与传统SIMA法相比,新SIMA法制备的半固态坯成形的托弹板零件的室温力学性能和100℃的高温力学性有很大提高.     

Ti-6Al-4V熔模精密铸造充型及凝固过程计算机模拟

应用自行开发的基于微机上运行的铸件凝固 /充型计算机模拟软件 ,对Ti-6Al-4V钛合金薄壁件精密铸造的充型及凝固传热过程进行了模拟分析 .应用自行安装的多通道钨铼热电耦温度数据计算机采集、分析系统 ,测定了该钛合金起吊接头精密铸件的凝固冷却曲线 ,获取了该合金有关的凝固参数 .对包括上述零件在内的钛合金薄壁件精密铸造的充型过程及凝固传热的温度分布进行了数值模拟 ,模拟计算与实测结果合理吻合 .基于该研究可对其精密铸造工艺进行优化设计 .     

基于数值模拟缸体浇注系统的设计与优化

针对镁合金发动机缸体的结构特点设计了浇注系统,并用铸造分析软件对其充型和凝固过程进行了模拟。通过观察分析模拟结果,预测了充型时间、凝固时间以及铸件中可能存在的缩孔缩松缺陷的分布与尺寸,并设计了优化浇注系统。     

基于UG 与CAE 的压力机底座铸造工艺设计与数值模拟

目的通过对压力机底座的充型凝固过程进行数值模拟,预测其浇铸质量同时基于模拟结果提出相应的工艺改进措施。方法使用UG与CAE软件对压力机底座铸造工艺进行三维建模和数值模拟分析。通过研究零件的结构特点,确定选取砂型手工铸造方法,并使用三箱造型,选取合适的分型面与浇铸位置。采用UG软件做出锻压机底座的三维模型和浇注系统设计,然后利用Anycasting软件进行充型模拟。对充型与凝固过程进行了整体的缺陷分析。结果利用Anycasting模拟浇铸过程发现,在整个充型过程中,充型平稳,无卷气、夹渣、缩孔、缩松等缺陷的出现。结论通过模拟结果确定了浇注系统和补缩系统设计合理,相应工艺设计合理,可以铸造出符合要求的压力机底座。     

数值模拟在铸造中的应用进展

综述了铸造过程数值计算的基本理论,简要介绍了国际上优秀的铸造充型和凝固过程数值模拟软件的基本情况和产品特点,对国内相关软件的开发和厂家对模拟软件的选择有一定的启示作用。重点回顾了这些软件在实际铸造和研究中的应用进展,探讨了数值模拟的发展方向。同时指出合理地利用铸造模拟软件,能够优化铸件的微观组织,提高产品质量,降低产品成本,缩短产品设计和试制周期。     

Die Casting Mold Design of the Thin-walled Aluminum Case by Computational Solidification Simulation

Recently, demand for the lightweight alloy in electric/electronic housings has been greatly increased. However, among the lightweight alloys, aluminum alloy thin-walled die casting is problematic because it is quite difficult to achieve sufficient fluidity and feedability to fill the thin cavity as the wall thickness becomes less than 1mm. Therefore, in this study, thin-walled die casting of aluminum （Al-Si-Cu alloy： ALDC 12） in size of notebook computer housing and thickness of 0.8 mm was investigated by solidification simulation （MAGMA soft） and actual casting experiment （Buhler Evolution B 53D）. Three different types of gating design, finger, tangential and split type with 6 vertical runners, were simulated and the results showed that sound thin-walled die casting was possible with tangential and split type gating design because those gates allowed aluminum melt to flow into the thin cavity uniformly and split type gating system was preferable gating design comparing to tangential type gating system at the point of view of soundness of casting and distortion generated after solidification. Also, the solidification simulation agreed well with the actual die-casting and the casting showed no casting defects and distortion.     

基于数值模拟的大型复杂灰铁铸件工艺设计

为防止某大型复杂铸件产生缩孔缺陷并降低铸造成本,采用数值模拟方法对其铸造工艺参数进行定量化设计.应用Pro CAST软件对铸件进行凝固分析,通过提取凝固结果中的各参数(温度场、固相温度的密度、焓变化等)对模数进行求解,定量得到铸件的高模数分布区域,而后通过分析模数分布区域并结合均衡凝固理论设计了冒口、冷铁与浇注系统,运用Pro CAST软件对铸件的充型及凝固过程进行模拟.研究表明:该大型铸件应采用底注式浇注系统为宜,对铸件中部与底部模数达到2.5 cm的热节处采用冷铁和铬铁矿砂处理热节,对铸件顶部模数达到2.5 cm的部位采用飞边冒口进行补缩;提取凝固模拟结果中热节处的平均模数和金属液体积,即可对冒口尺寸进行定量化设计;通过观察模拟结果中浇口杯金属液水平高度的变化,可得出浇注系统进行液态补缩的时段.     

Study on Numerical Simulation of Mold Filling and Solidification Processes under Pressure Conditions

The mold filling and solidification simulation for the high pressure die casting (HPDC) and low pressure die casting (LPDC) processes were studied.A mathematical model considering the turbulent flow and heat transfer phenomenon during the HPDC process has been established and paralled computation technique was used for the mold filling simulation of the process.The laminar flow characteristics of the LPDC process were studied and a simplified model for the mold filling process of wheel castings has been developed.For the solidification simulation under pressure conditions,the cyclic characteristics and the complicated boundary conditions were considered and techniques to improve the computational efficiency are discussed.A new criterion for predicting shrinkage porosity of Al alloy under low pressure condition has been developed in the solidification simulation process.     

低压铸铝件缩孔缺陷数值模拟与工艺改进

目的 为了避免铝合金盖板低压铸造过程产生的缩孔缺陷,对盖板结构进行分析。方法 采用数值分析技术,对盖板低压铸造过程进行数值模拟,将模拟结果与实际铸件缺陷进行对比,分析缩孔缺陷的产生原因。为消除铸件缩孔缺陷,在模具内增设冷却水道,并对该工艺进行模拟分析。结果 铸件凝固过程中,当合金固相率达到75%时,铸件特征位置处的补缩通道开始陆续关闭,形成了孤立液相区,导致凝固结束时形成缩孔缺陷。当模具内增设冷却水道后,铸件的缩孔体积分数由3.5%下降到0.8%。结论 通过在模具内增设合理的冷却水道,能加快铸件厚大部位的凝固速度,有利于实现顺序凝固,从而避免缩孔缺陷,提高铸件质量。     

Investigation on the transferability of algorithms for the numerical optimization of cooling channel design in injection molding on metal gravity die casting

The thermal mold design and the identification of a proper cooling channel design are primordial steps in the development of complex molds for injection molding. In order to find a suitable cooling channel system, a lot of effort is needed to avoid part warpage after solidification. In current research, a simulative procedure to optimize the cooling channel layout iteratively is being developed at the Institute of Plastics Processing. These algorithms are transferred to the metal gravity die casting process, which has several similar requirements to the mold. Effectively, the simulation is simplified to a heat conduction problem. Instead of water, high temperature resistant oil is deployed and the casted material is a A356 aluminum alloy instead of semi‐crystalline plastics. The algorithm is adapted to these changed boundary conditions and the calculation of the optimized heat distribution is performed. Aim of this procedure is the construction of a mold producing parts with less warpage than a conventional mold.