半固态镁合金流变压铸型腔充填过程模拟

应用计算机数值模拟技术,模拟了镁合金液态压铸和半固态流变压铸的型腔充填过程.在相同条件下,半固态流变压铸成形的型腔充填过程平稳,卷气现象少于液态金属压铸成形.半固态镁合金压铸零件能够进行热处理,铸件内在质量优于液态镁合金压铸件.     

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.     

A356半固态触变充型与压铸充型过程模拟比较

利用商业软件Flow-3D，模拟了A356合金半固态触变压铸和普通压铸的充型流动过程。模拟结果表明：相同模具结构中的半固态压铸和普通压铸充型过程，半固态流动平稳，普通压铸由于湍流流动，因而容易出现气孔、卷气夹杂等缺陷。半固态触变压铸和普通压铸具有相同的流动通道。     

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.     

AZ91D镁合金自孕育流变压铸组织及性能

采用自孕育制浆结合高压压铸制备了AZ91D镁合金流变压铸件,研究了浆料保温时间对其凝固组织及力学性能的影响,采用能谱分析了液态压铸和半固态压铸组织及成分差异的原因,利用光学显微镜和扫描电镜观察了压铸件不同部位的凝固组织。结果表明:自孕育流变压铸能够细化AZ91D镁合金液态压铸组织,获得近球状初生α-Mg晶粒,且自孕育流变压铸过程形成的二次α-Mg晶粒相比液态压铸过程形成的细小激冷晶,Al元素含量显著升高;浆料保温时间只影响流变压铸件初生α-Mg晶粒,不影响二次凝固组织;采用自孕育流变压铸能够显著提高压铸件力学性能,并在保温3 min时达到最佳综合力学性能。     

半固态A356铝合金流变压铸充填过程的数值模拟

建立了半固态A356铝合金浆料的表观粘度触变模型,模拟了米字型压铸件的流变充填过程,并进行了实际流变充填验证.验证性的流变压铸表明,所建立的表观粘度触变模型正确可行,可用来模拟半固态A356铝合金浆料的流变压铸充填过程.数值模拟还表明,压射比压、内浇道浆料的流动速度和浆料温度对半固态A356铝合金的流变压铸充填过程具有重要影响.较大的压射比压、内浇道浆料的流动速度和浆料温度有利于流变充填;流变压铸的内浇道尺寸对半固态A356铝合金的流变压铸充填过程具有重要影响,较大的内浇道尺寸有利于流变充填,对于米字型压铸件而言,合适的压铸工艺参数为:压射比压不小于30MPa,内浇道的流动速度不小于3.00m/s,浆料温度在595℃以上.     

锁扣半固态压铸模具及压铸工艺研究

研究了半固态流变压铸成形技术,设计并制造出不同内浇道尺寸的锁扣半固态压铸模,利用模拟软件对半固态流变压铸充型及凝固过程进行了数值模拟,并进行了试验验证。结果表明,模具温度对半固态压铸影响较大,应保持在250～300℃。压铸模内浇道尺寸也有重要影响,较大内浇道面积(17mm2)的铸件硬度优于较小内浇道面积(11mm2)的铸件硬度。试验得到的最优半固态压铸工艺参数,压射速度为1m/s,模具预热温度为240℃,浆料温度为590℃。     

半固态流变压铸铝合金件疲劳性能研究

对比研究了液态压铸和半固态流变压铸对ZL114A铝合金铸件疲劳性能的影响。结果表明,半固态流变压铸件相较于传统液态压铸件疲劳性能更好而且更稳定。液态压铸件的疲劳寿命主要受孔洞尺寸影响,孔洞尺寸越大,疲劳寿命越低。半固态压铸件的疲劳寿命主要受密度(孔隙率)影响,与密度成正比。半固态压铸ZL114A铝合金试样在密度大于2.62g/cm^3时,疲劳性能表现良好。在70MPa应力下,疲劳寿命可达107次。液态压铸件裂纹萌生于大的气缩孔,半固态压铸件的裂纹萌生是于中心缩松多孔的综合作用结果。     

第四届中国国际压铸会议论文题录

1 .半固态金属流变压铸充型过程的研究　　吴树森2 .压铸模导柱、导套参数化设计　　陈　云3 .从普通压铸、挤压、低压铸造机的改造认识挤压压铸技术　　欧阳明4.电磁泵低压铸造控制系统研究　　候击波5 .液态镁合金新型保护气体实验研究　　郭琪敏6.镁合金U形框架零件的压铸模设计　　张占领7.量化压铸生产中的主要技术参数控制铸件质量　　王益志8.压力铸造生产中浇注系统的重要性　　吴军胜9.压铸金属基复合材料的热膨胀和热残余应力　　刘旭东1 0 .压铸模具的热机械应力分析及涂层延寿处理　　胡心平1 1 .液态金属流经直浇道时的吸气、…     

基于数值模拟的镁合金压铸热流道系统的应用

通过数值模拟的方法对采用传统流道系统的镁合金压铸件的充型温度场及铸件卷气情况进行模拟,针对模拟结果采用热流道设计对镁合金压铸件进行工艺改进并模拟改进后铸件的充型温场及铸件卷气情况.结果表明,热流道系统在镁合金压铸中的应用能减少充型金属液降温,减少浇注系统金属量,避免产生冷纹、冷隔,提高压铸件表面质量.     

金属半固态触变压铸工艺的探讨

结合金属半固态加工技术的特点,通过与传统液态压铸技术的比较,分析了半固态触变压铸的工艺过程、充型机理及工艺要素.同时对半固态压铸模具及压射系统的改进也进行了讨论,给出了选用半固态压铸机的一般流程.     

ZL201合金半固态成形本构模型

对采用近液相线铸造法制备的ZL201合金半固态坯料进行了热模拟压缩试验。根据试验获得的ZL201合金不同温度与应变速率下的应力-应变曲线,采用多元回归线性方法建立了能够表征ZL201合金半固态变形行为的本构方程。同时,根据半固态浆料的表观粘度与热模拟压缩试验中的应变速率等参数间的关系式,对表观粘度和剪切速率之间的关系进行了研究。利用仿真软件Anycasting对ZL201合金半固态触变压铸成形过程进行了数值模拟,研究了内浇道厚度对ZL201合金半固态触变压铸过程的影响,并预测了铸件缺陷。结果表明,当内浇道厚度为3mm时,半固态金属浆料充型过程最为理想。     

Research and Applications of Semi-solid Processing

Since it was pioneered by Flemings and otherresearchers [11, the semi-solid metal processingtechnique has been widely stUdied in the world.Especially in the past decade, SSM as a newproduct forming technique has been rapidly developed and put into commercial applications[2, 31. In recent years, with the development ofthe ado-industry of China, a lot of researchwork on SSM has been done, including the preparation of slumes, reheating and thixoforming[Al6]; moreover, great achievements have …     

充填速度与浇口对半固态AlSi7Mg合金成形过程的影响

确定半固态触变成形的边界条件,在半固态表观粘度耦合于流场的动量方程上,建立半固态AlSi7Mg充型过程的计算模型.对不同充填速度、浇口形状以及浇口设置位置下半固态成形过程进行模拟分析.结果表明:半固态合金的充填速度对流态及成形质量具有明显影响,与压铸相比,半固态浇口形状、设置位置等因素对充填流态影响相对较小,所以半固态工艺设计较为灵活.半固态压铸机的充填流量及充填压力取决于浇口面积、充填速度以及合金种类.充填速度决定半固态浆料流动形态,进而影响半固态制件的成形质量.     

Microstructural characteristics of near-liquidus cast AZ91D alloy during semi-solid die casting

Near-liquidus cast ingot was reheated to semi-solid firstly, and then a bracket of motor was prepared by die casting the semi-solid ingot into mould. The microstructural characteristics of AZ91D alloy in these processes were investigated. In the process of near-liquidus casting, primary α-Mg grains tend to be rosette-like because of the increase of plentiful quasi-solid atom clusters in molten alloy with the decrease of pouring temperature. These rosette-like α-Mg grains in ingots fabricated by near-liquidus casting are fused off and refined into near-globular structure owing to the solute diffusion mechanism and the minimum surface energy mechanism during reheating. After semi-solid die-casting, α-Mg grains, located in biscuit, impact and connect with each other; α-Mg grains, located in inner gate, congregate together; while α-Mg grains, located in component, distribute uniformly and become into globularity or strip. Because the inner gate limits the flowing of semi-solid slurry, and the pressure acted on the semi-solid slurry decreases gradually along the filling direction of semi-solid slurry in cavity, microstructural segregation of unmelted α-Mg grains appears along this direction. Shrinkage holes in casting are caused by two different reasons. For biscuit, the shrinkage holes are caused by the blocked access of feeding liquid to the shrinkage zone for the agglomerated unmelted α-Mg grains. For component, the shrinkage holes are caused by the lack of feeding of liquid alloy.     

精密铸造铝合金电机壳体的开发

电机是新能源汽车的关键零部件之一,压铸电机壳体因其工作环境特殊,机械强度要求高,在压铸技术开发中有一定的难度。本文针对某新能源汽车电机壳体压铸成型,应用数值模拟方法,采用多种浇注系统来模拟铝液的流动,控制铝合金液体流动充型状态以避免部分缺陷的形成。同时在试模与试生产阶段,从压铸工艺、压铸设备、模具等方面分析气孔、夹层缺陷产生的原因并改善。结果表明,通过优化进浇方式和排溢系统可以有效减少气孔和缩孔;通过合理的压铸工艺和铝液纯净化控制能避免内部夹层的产生。     

压室压射对压铸充型流场影响的研究

为了考察压室压射过程对压铸充型过程金属液流动形态的影响,基于SOLA-VOF算法开发了包含压室在内的压射全过程充型模拟程序和料饼处直接充填模拟程序。并采用这两套程序分别模拟了阶梯块压铸件的充型过程,结果表明:浇道和型腔内的初始流动形态会随压室慢压射过程工艺参数的变化而改变,采用压射全程模拟更能准确的反映金属液在压室内、浇道内和型腔内的流动形态。     

初始组织特征对充型过程中初生相演变的影响

采用电磁搅拌法制备具有不同微观初始组织特征的半固态合金熔体,利用半固态挤压铸造法铸造螺旋线试样,使用定量金相技术分析试样的初始组织、成形的螺旋线试样不同长度上的初生相微观组织特征参数(固相率、晶粒尺寸和形状因子),研究半固态合金熔体充型过程中初生相组织的演变规律.结果表明:初生固相率在充型的沿程流动过程中变化较小;初生相的晶粒尺寸、形状因子沿充型长度呈现波浪形变化,波峰和波谷出现的位置与充型长度没有明确的关系;充型后初生相晶粒尺寸的变化幅度与充型前半固态合金熔体初生相晶粒尺寸的大小有对应关系.     

Mensuration and simulation of mold filling process in semi-solid die-cast of aluminum alloy

To understand the flow trace of semi-solid slurry in mold cavity, some thermocouples were inserted in mold cavity, and the reaction timing of thermocouples showed the arrival of fluid. The filling time and rate were estimated by comparison between the experiment and calculation. The introduction of computer simulation technique based on ADSTEFAN was to predict injectionforming process and to prevent defects during trial manufacture of various parts. By comparing the formed appearance of parts in experiment and in simulation, and observing the relationship between internal defects inspected by X-ray or microscope and the flow field obtained in simulation, it was indicated that both have quite good agreement in simulation and experiment. Right predictions for cast defects resulted from mold filling can be carried out and proper direction was also proposed. The realization of numerical visualization for filling process during semi-solid die-cast process will play an important role in optimizing technology plan.