浇注系统设计的新启示

采用底注式平稳充型的方案来设计浇注系统，把液流在内浇道的出口速度作为限制瓶颈，它控制金属液在整个浇注系统的流动速度。在保证铸型充满的前提下，内浇道的充型速度最好限制在0.5m/s以内，以普通达铸铁精密铸造叶片为例，把传统的顶注式浇注系统和新的底注式浇注系统的结果进行比较，在充型过程中，采用X射线实时跟踪系统进行了观察，发现顶注式浇注系统充型紊乱，易造成夹杂，浇注的26个叶片中3处出现裂纹，30处出现夹杂缺陷，而采用底注式浇注系统，铸件充型平稳，没有裂纹，只有3处出现夹杂缺陷，优化效果明显。     

消失模铸造充型过程数值模拟

运用PROCAST软件对板形铸钢件的消失模充型过程进行了数值模拟。考察了阶梯式浇注系统的充型顺序以及底注式浇注系统的充型形态，另外研究了底注式浇注系统的浇注速度对缺陷形成的影响。模拟结果表明，消失模铸造中，金属液优先从阶梯式浇注系统的上层内浇道充型，充型前沿流动紊乱，铸件容易出现气孔或夹渣；对于底注式浇注系统，充型前沿的流动相对平稳，但过快的浇注速度同样会导致气孔或夹渣缺陷。     

立式离心场下钛合金熔体充填及凝固过程研究

研究立式离心场下不同铸造工艺参数对钛合金熔体的充填及凝固缺陷形成的影响。结果显示,立式离心场下得到的钛合金铸件质量优于重力场下的铸件。立式离心场下,合金熔体由于受离心力和科氏力的作用,沿着与旋转方向相对的型壁进行充填,且熔体的截面面积随充填长度的增加而逐渐减小,但是在内浇口处由于速度降低导致截面面积有所回升。此外,铸型的旋转方向,旋转半径及旋转速度直接影响铸件缺陷的形成。旋转方向直接影响合金熔体的充填顺序,进而影响合金熔体的凝固顺序及缺陷位置。实验结果显示,旋转半径及旋转速度的增加有利于减少铸件的缺陷体积。     

内浇道质量流密度的探讨及浇注系统设计

通过对硅溶胶型壳冷却特点分析,利用水力学公式,推导出充型时钢液和内浇道型壁热交换时间与通过内浇道的钢液质量成正比,对内浇道附近金属液的流动过程和缩孔的产生带来影响。提出用质量流密度来校核内浇道面积的大小、数量,质量流密度小于0.4×104kg/m2的内浇道是安全的。介绍了质量流密度在热冒口、阶梯式、底注式、多内浇道、复合式浇注系统以及平衡浇注、铸件热流道中的应用。该方法能有效解决内浇道、流道过热中的缩孔问题。由于内浇道质量流密度考虑了铸件质量,不会因铸件质量大而热节尺寸小、内浇道总面积小,导致模组在淋砂时出现掉件现象。     

间接挤压铸造模具设计特点及研究

结合间接挤压铸造工艺的特点，提出了间接挤压铸造模具设计流程和模具结构设计中的基本思路及要点，对某些重要的设计程序进行了详细论述。指出浇道位置的选择首先要保证金属液沿着型壁顺序充填，以减少金属液的流动阻力；内浇道应使液态金属从制件厚壁处开始充填，以利压力的传递，消除缩孔，保证制件的质量。     

空心直浇道消失模铸造充型模式的数值模拟及分析

通过将空心直浇道消失模铸造完型过程处理为液态金属在普通砂型中的流动和置换消失模样的流动，实现了带有空心直浇道消失模铸造充型过程的数值计算，模拟对比分析了空心、实心直说道消失模铸造及其与普通砂型铸造充型模式的差异．     

镁合金消失模铸造液模气隙尺寸的数值模拟

消失模铸造中充型的平稳性非常重要,充型越均匀铸件质量越好。使用SOLA-VOF计算方法模拟了镁合金在消失模铸造中的充型过程,计算了金属液和泡沫模样之间的气隙距离。结果表明液模气隙在充型过程中逐渐减小并趋向恒定值。。     

煤矿运输机上联接板铸件的工艺设计

针对煤矿运输机上联接板的结构特点及其技术要求,设计了铸件分型面、浇注系统、胃口及冷铁和熔炼参数.对铸件的浇注结果进行了分析,根据披缝厚度重新计算了浇注系统,采用断面渐变的浇道控制内浇口铁水流速,使铸件夹渣缺陷明显减少.试制的上联接板铸件通过顾客水压和加工验证,可批量稳定生产.     

VI－EPC铸造法充型特性及其影响因素

在实验研究的基础上，提出消失模型真空吸引铸造法。在用铸铝进行浇注的条件下，对平板模型进行了充型实验，通过改变真空负压、浇注温度、内浇口面积观察充型情况，分析各因素对充型过程影响，获得了在各种条件下金属液充型的等时曲线，找出了其充型形态规律     

柴油机机体铸造充型过程有限元模拟

应用有限元法研究了12150V柴油机机体铸造的充型过程。使用有限法求解不可压缩牛顿流体流动控制方程,用体积函数法跟踪金属液自由表面的移动,预测了机体充型过程的流动速度场和温度场。以此为基础对机体铸造充型过程进行了评价,计算结果为发动机机体铸造工艺参数提供有益的参考。     

Application of transparent casting moulds prepared by additive manufacturing technology in hydraulic simulation

Hydraulic simulation is one of the critical methods to research the filling mechanism of molten metal in the casting process. However, it only performs on test pieces with relatively simple structures due to the limitation of the preparation method. In this study, the method of photocuring additive manufacturing was used to prepare the complex casting mould from transparent photosensitive resin. The pouring test was carried out under different centrifugal conditions, and the filling process of the gating system, support bars and other positions in the vertical direction was recorded and analyzed. The experimental results show that the internal liquid level and the filling process of the test piece prepared by this method can be observed clearly. The angle between the liquid surface and the horizontal plane in the test piece gradually increases as the centrifugal rotational speed increases, which means the filling process is carried out from outside to inside at high rotational speed. The velocity of the fluid entering the runner increases with the increase of rotational speed, but the filling speeds is less affected by the centrifugal speed at other positions. The liquid flow is continuous and stable during the forward filling process, without splashing or interruption of liquid droplets.

     

半固态触变成形浇注系统基本参数的算法优化

由于半固态金属的充型能力很差,合理的浇注系统设计就显得尤为重要。采用流体连续性方程和修正过的伯努力方程对半固态金属触变成形浇注系统的基本参数进行优化计算。以充型时间原则和浆料前沿速度原则作为最佳设计原则,通过计算机优化得出最佳的内浇口截面积,从而确定浇注系统的基本参数,并对半固态铝合金平板件充型过程进行模拟计算。结果表明该算法具有很好的效果,为浇注系统的优化设计提供了依据。     

工艺因素对铸铁件消失模充型速度的影响

使用计算机数据采集系统测试了铸件消失模的充型过程。通过正交试验研究了负压度、模样密度、浇注温度、金属静压头、模样厚度、涂层透气性、内浇道尺寸等工艺因素对充型速度的影响,并就这些因素对充型速度影响的程度进行了分析。     

特大型铝合金铸件铸造工艺水力模拟及优化

采用水力模拟试验方法,对某特大型铝合金铸件的铸造工艺进行模拟研究。结果表明,该铸件原工艺中的浇注系统设计不合理,功能不完善,系统的开放比过大,造成横浇道充不满及局部吸气严重;系统的集渣消能段的连接段的位置及结构设计缺陷,出现“乱引注”;内浇道设置不合理,使系统的流速和流量分配不均等。通过进一步的研究,对原设计存在的问题进行了改进和优化,使浇注系统充型平稳顺利,流量均匀。确保了铸件一次浇注成功。     

薄板件反重力充型形态的数值模拟研究

采用共轭梯度法 ( CG)求解动量方程及连续性方程。体积函数法 ( VOF)处理自由表面 ,模拟了薄板件的反重力充型形态 ,考察了壁厚、浇口结构及数量对充型形态的影响。研究表明 ,壁厚越小 ,越倾向于正向充填 ,自然满足了薄壁件快速平稳充型的要求 ;扩展内浇口可使正向充填倾向加强 ,从而提高液面稳定性 ,并可改善温度分布 ;多内浇口对充型形态也有一定改善作用     

Geometrical and Mathematical Modelling of Running Systems

Abstract

In the running and gating of metal alloys, the first stage of pouring is the most critical. This is because the fluid flow conditions which exist in the early stages of pouring can control the quality of the casting. Sound castings are the result of the combined effect of both correct fluid flow and correct heat transfer during casting. The aim of this paper is to investigate fluid flow behaviour of molten metals in a horizontally-parted system. Studies of the moving aluminium liquid front suggest that the free height of the advancing stream is a function of liquid velocity, surface tension and density. Equations to correlate these properties have been derived and verified against experimental results. Proposals for the design of pouring basin, sprue and runner for high quality cast products are presented.     

柴油机气缸体消失模铸造工艺的优化设计

从泡沫模样的制作、型砂的选用、造型工艺以及浇注系统的设计诸方面阐述了直列四缸柴油发动机气缸体消失模工艺的优化设计。     

卧式冷室压铸机压室充填特性的研究

研究了卧式冷空压铸机压室内金属液充填过程中产生的破碎激冷层及其对待件质量的影响；浇注温度及金属液在压室内停留时间、压室充满度对破碎激冷层生成量的影响．结果表明，产生破碎激冷层使铸件强度下降、气密性不良；提高浇注温度、缩短金属在压室内的停留时间及提高压室充满度，均可使破碎激冷层的生成量减少．     

可控气压下镁合金消失模铸造工艺参数的研究

研究了模样密度、涂层厚度、浇注温度、真空度等工艺参数对可控气压下镁合金消失模铸造时液态金属的充填形态和充型速度的影响,以及充型速度与充型形态之间的关系.结果表明:在可控气压下镁合金消失模铸造过程中,液态镁合金呈拱形平稳向前推进,并随着泡沫模样密度的降低、涂层厚度的减小、浇注温度和真空度的提高,充型速度提高.各因素对充型速度的影响效果由大到小的顺序是:泡沫模样密度→涂层厚度→浇注温度→真空度.通过分析实验数据,建立了可控气压下镁合金消失模铸造的充型速度的非线性数学模型.     

消失模铸造铝液充型速度研究

研究了各工艺因素对消失模铸造铝液在型腔中平均流速的影响,结果表明,保温涂料及一定的涂层厚度有利于提高铝液的充型速度。浇注温度越高,直浇道空心面积率越大,铝液充型速度越快,模样厚度越大,铝液充型速度越慢。一定的直浇道长度及直浇道面积有利于提高铝液的充型速度。施加负压会使铝液的充型速度大大提高。