镁合金压铸充型过程的模拟仿真与试验验证

建立了耦合半固态镁合金表观黏度流变充型模拟的三维数学模型,对比了液态充型与半固态充型的流动特征,结果表明,液态充型呈紊流特征,而半固态充型平稳,呈层流特征,可减少铸件中出现气孔及氧化夹渣等铸造缺陷,最后通过试验发现半固态压铸件质量优于液态压铸件。     

镁合金半固态流变压铸充型凝固过程数值模拟及试验研究

在前期平板模型流变压铸充型凝固过程数值分析的基础上,利用所建立的数学模型对镁合金压铸件中间轴螺塞进行了数值分析和实验研究,对比分析了零件成形时镁合金牛顿流体与镁合金半固态流体的充型特征及零件中存在缺陷的位置和大小。结果表明,与牛顿流体相比半固态流体更易实现铸液充型时的顺序填充,有利于铸型中的气体的排出和铸件成形质量的提高。模拟结果与试验结果吻合较好。     

镁合金半固态流变压铸充型流动过程分析

通过压铸实验分析了镁合金半固态流变压铸、液态压铸充型流动过程.结果表明,镁合金半固态流变压铸和液态压铸充型流动过程相似;相同充型条件下,半固态流变压铸卷气现象较少,压铸件质量优于液态压铸.同时,内浇道充型速度和内浇道尺寸对压铸件充填过程影响很大,合理的设置可以减少涡流和卷气,得到高质量的压铸件.     

半固态AZ91D镁合金流动性的研究

根据金属凝固理论,建立了半固态镁合金流动性的计算模型,采用该模型预测了半固态AZ91D镁合金的充型能力.结果证实,预测结果与试验结果相吻合.通过流动性试验,对半固态AZ91D镁合金的充型能力进行了研究.结果表明,剪切后的半固态镁合金浆料的充型能力明显要比未经剪切的镁合金浆料的充型能力好.随着充型温度降低,剪切前后镁合金浆料充型长度增加值逐渐增大,而随着充型温度的继续降低,剪切前后的充型长度的增加值又逐渐降低.半固态镁合金在560～570℃时充型长度增加值最大.     

半固态镁合金挤压铸造工艺模拟分析及优化

采用ProCAST软件,对半固态镁合金电机部件的挤压铸造过程进行模拟。分析了半固态挤压铸造的浇注速度(注射速度)、浇注温度和模具冷却条件等参数对半固态挤压铸造充型及凝固的影响。结果表明,浇注速度、浇注温度和冷却条件对半固态挤压铸造的充填和凝固有显著影响。通过优化,采用适当的浇注速度、浇注温度和冷却条件,可保证挤压铸造充型过程的平稳充填,减少卷气和缩松等缺陷。     

AM60镁合金半固态触变压铸充型过程的数值模拟

利用商业CFD软件Flow-3D,对AM60镁合金半固态触变压铸和普通压铸的充型流动过程进行数值模拟.结果表明:在模具结构相同的情况下,半固态浆料充型平稳,没有形成喷溅和卷气现象,有利于获得充型完整、轮廓清晰、内部组织致密的半固态成形件;而普通压铸由于湍流流动,容易出现气孔、卷气夹杂等缺陷.对充型过程的缺陷进行定量跟踪,说明了压铸充型时溢流槽的重要性.通过压力测量研究了特殊点压力的分布特点.     

镁合金汽车下壳体充型和凝固过程数值模拟

对镁合金汽车下壳体铸件在液态和半固态条件下的充型凝固过程进行了数值模拟,并对两种状态下的零件在铸造过程中可能出现缺陷的位置进行了预测.结果表明,半固态合金熔体的充填有利于平稳充填型腔、型腔的气体能及时排出,减少了铸件的内部缺陷.同时,铸件的整体温度场相对均匀,有利于铸件内部的补缩和残余气体的排放,从而提高了铸件质量.     

镁合金半固态流变压铸型腔流动过程数值模拟的研究

利用数值模拟技术,模拟了镁合金液态压铸和半固态流变压铸成形充型流动过程.结果表明:半固态流变压铸成形在不同的内浇口尺寸与位置条件下都可以获得平稳的充型流动场,其工艺参数设计灵活;同等条件下,半固态流变压铸成形的型腔充填过程平稳,成形铸件的质量优于液态压铸成形.模拟结果与实验结果比较分析,两者的流动特征基本吻合.     

铝、镁合金半固态浆料的制备与流变成形新工艺

介绍了阻尼冷却管法制备A356铝合金半固态浆料工艺的实验装置及其原理,并进行不同浇注温度的系列实验。结果表明:由于阻尼冷凝管的冷却和搅拌作用,熔体浇注温度越低,在两相温度区间内生成的游离晶核就越多,制备得到半固态铸件的晶粒尺寸就越小,且球化程度越高。在此实验原理及结果分析的基础上,设计真空吸铸-阻尼冷却装置,近液相线温度的AZ91D镁合金液在冷却、剪切的作用下,由液态转变为半固态浆料,然后进入模具完成充型,实现镁合金半固态浆料的制备与铸件流变成形一体化;半固态镁合金熔体具有触变性及更高的黏度,以平稳、层流的充型方式完成充型,能够有效地改善成形件的质量。     

铝合金半固态压铸与液态压铸充型过程的模拟

利用AnyCasting软件模拟了ZL201合金半固态压铸和液态压铸充型的流动过程,并进行了试验验证.模拟及试验结果显示:合理的控制速度转换位置,能够保证半固态浆料以层流方式充填型腔,获得平缓的充型过程,有利于避免卷气、氧化夹杂等缺陷的产生.在相同的速度条件下进行液态压铸,金属液以湍流方式充填型腔,容易形成喷溅和卷气的现象.模拟结果与试验相符合.     

Semisolid continuous casting of AS41B magnesium alloy using inclined cooling plate

Abstract

One new casting topic is semisolid casting technology. It requires solid–liquid coexistence in slurry containing fine and globular crystals surrounded by liquid metal. The authors have made such the slurry using an inclined cooling plate and continuously cast AZ91 and AZ31 magnesium alloys. The factors that influence the best slurry with fine and globular crystals are the casting temperature and the length and inclination angle of the cooling plate. This investigation describes the best casting and cooling plate conditions to make semisolid slurry of AS41B magnesium alloy. The best conditions are then applied to produce continuous casting billets of AS41B magnesium alloy using an inclined cooling plate and a horizontal continuous casting machine. A 60 mm diameter AS41B billet was successfully obtained, and globular crystals (average size 57 μm) appear in the microstructures.     

基于CAE分析的电脑外壳压铸模浇注系统的设计

针对镁合金特殊的凝固性质和金属铸型的不透明性,借助Pro/Engineer2001软件,基于PlasticAdvisor模块,设计了镁合金电脑外壳压铸模连续锥形浇注系统,探讨了该系统在材质为AZ91D合金时的浇注环境.模拟结果表明,该浇注系统填充过程平稳,温度场分布均匀,所得压铸件气体夹杂和冷隔缺陷少,整体质量较高.     

半固态AZ91D镁合金压铸过程的数值模拟

采用机械搅拌方式研究了半固态AZ91D合金的流变特性,并根据实验数据,拟合出剪切速率为238s-1时,半固态AZ91D合金的固相体积分数和表观粘度之间的关系式。从流体力学的角度,采用数值技术对半固态AZ91D镁合金的压铸过程进行了研究。数值模拟结果表明,半固态浆料温度为550℃、模具温度为300℃、压铸速度为1m/s时,该文所设计的压铸件的压铸过程能很好地进行。同时,该研究工作能为分析压铸成形过程提供有益的信息。     

基于有限元的镁合金、铝合金压铸用模具热机耦合分析

基于PROCAST压铸模块热-机耦合分析系统,分别针对A356和AZ91B两种铸件材质,采用H13模具钢,对比分析了铝合金和镁合金压铸件及压铸模具温度场和应力场,得出了压铸镁合金模具温度场及应力场的分布特征,对指导镁合金压铸模具设计及生产提出了见解。     

流变压铸成形镁合金AZ91D的显微组织与性能

采用双螺杆机械搅拌法制备半固态镁合金浆料,对比研究了液态压铸与半固态流变压铸成形镁合金AZ91D的组织与性能,探讨了半固态成形镁合金铸件的热处理强化机制.试验结果表明,流变压铸成形铸件与液态压铸成形铸件在铸态时的力学性能相当;由于半固态成形减轻了铸件内部气孔、偏析等铸造缺陷,因而T4和T6热处理均明显地提高了半固态成形镁合金铸件的力学性能.研究还得出,液态压铸成形镁合金铸件经过固溶处理之后,其抗拉强度和伸长率也有所提高,但是,时效处理明显地恶化了铸件的力学性能.     

Numerical simulation of die filling behavior of AZ91D in the semisolid process

In this work, numerical simulation of the die filling and solidification process of AZ91D semisolid alloy was investigated to produce a thin walled connecting rod demanding a high dimensional precision. The Carreau viscosity model was implemented to simulate the flow behavior of semisolid slurry during the filling. The fitted constants for the Carreau model were used to verify the simulation results. The predicted results from this model were in good agreement with the experimental results. Then the verified Carreau model was designed to predict die filling, casting defects and casting process. It was found that the predicted results had a good correlation with those in the experiment. The optimum parameters were obtained with a slurry temperature of 590 ℃, a die temperature of 250 ℃ and an injection velocity of 2 m/s.     

混合稀土对压铸AZ91D合金的组织及力学性能的影响

研究了不同添加量的混合稀土对压铸AZ91D合金的组织和力学性能的影响。添加混合稀土后,常温力学性能没有明显改善。在100℃时,混合稀土含量为0.4%的压铸AZ91D合金的力学性能与不含混合稀土的试样几乎相等。在170℃时,混合稀土含量为0.4%的压铸AZ91D合金的抗拉强度、屈服强度及伸长率分别为206MPa、142MPa、26%,比不含混合稀土的压铸AZ91D试样的力学性能分别提高15.7%、10%及30%。这是因为添加适量的混合稀土后,形成热稳定性较高的强化相,增加了位错滑移阻力并阻碍裂纹扩展,镁基体中稀土元素起到固溶强化作用,从而提高镁合金的高温抗拉强度。     

AZ91D镁合金的冷却凝固特性研究

采用DSC对AZ91D镁合金的冷却凝固特性进行了研究。研究发现,AZ91D镁合金的液相线温度为595℃,固相线温度为470℃,液、固相线温度差为125℃,属于宽结晶温度范围低熔点合金。该合金的平均自由线收缩率为1.572%,冷却凝固时倾向于体积凝固方式,容易形成粗大的离异共晶组织。     

镁合金减震塔的真空压铸研究

研究并对比了真空压铸生产的AZ91D和AM60合金减震塔铸件的微观组织、力学性能,考察了热处理工艺对其性能的影响。结果表明,AZ91D和AM60真空压铸件组织均由基体α-Mg和Mg17Al12相组成,固溶处理后Mg17Al12相消失,时效处理后其以非连续相形式析出。AZ91D和AM60铸件均能够热处理强化,但是AM60合金的强化效果弱于AZ91D合金。另外,真空压铸能有效消除铸件中的气孔,但无法完全消除缩松现象,不过仍可通过热处理提高真空压铸件的力学性能。