特大型铝铸件充型过程水力模拟优化研究

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和分析,针对原工艺中的浇注系统设计不合理、系统的开放比过大以及系统的集渣消能段的连接段的设计缺陷等存在的问题,采取了改变原浇注系统开放比和采用响尾蛇集渣消能系统等改进措施,使改进后的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。     

高大型铸件阶梯式浇注系统水力学模拟的研究

用透明有机玻璃模型对高大型铸件阶梯式浇注系统进行了水力学模拟的研究。通过改变浇注系统的结构形式、调整浇道比及浇注速度可使浇注系统的溢流高度降为原来的五分之一。用薄膜塑料袋法测定了浇注系统各层内浇道的流量分配,并借助高速摄影及微机数据处理技术对浇注过程中液体的流动状态进行了分析研究,发现开放式曲折直浇道阶梯式浇注系统充型平稳性及各层内浇道的流量分配均较直落式直浇道阶梯式浇注系统有大的改善。     

超超临界汽缸体铸件新型浇注系统研究

浇注系统对铸件质量具有决定性的影响。在本文中针对1 000 MW超超临界汽缸体铸件设计了带有排气道的浇注系统,排气道和直浇道关于铸件对称,以使初始浇注钢液冲洗完直浇道后进入出气端,从而保证浇注钢液的纯净。采用该浇注系统浇注了汽缸体铸件并对排气道进行了解剖夹杂物分析。对采用该新型浇注系统的汽缸体铸件的充型过程进行了数值模拟,并和传统的浇注系统的效果进行了对比分析。研究结果表明:采用带排气道的浇注系统有利于型腔内气体排出,使充型时钢液更平稳,对浇道冲击小,并且能有效减少铸件中的夹杂物缺陷,提升铸件质量作用明显。     

铸钢件阶梯式浇注系统微机辅助设计

本文采用水模拟方法对阶梯式浇注系统的充填规律进行了研究,探讨了控制上层浇道提前溢流现象和各内浇道量分配方法,提出用△h=(ξ_(1-2)+ξ_0)(V_2/2g)予测和控制浇注过程中反直浇道与型腔内液面差的变化规律,引用水力学的管网计算原理,使用逐步渐近法来控制和计算各浇道的流量.文中对阶梯式浇注系统的设计方法进行了探讨.在此基础上使用微机进行浇注系统辅助设计,提供了典型铸件的浇注系统设计程序,使用此程序可以严格地控制上层浇道提前溢流现象、各层浇道的流量分配及浇口杯不发生溢流,并迅速地打印出铸造工艺卡,绘出浇注系统结构图,以所需的时间步长输出充型过程中各时刻直浇道、反直浇道和型腔中的液面上升高度及各内浇道的流量,最后在微机屏幕上显示充填过程.     

机床X轴上导轨铸造工艺的改进

简要介绍了机床导轨铸件的结构、技术要求及原铸造工艺,为解决铸件工艺出品率低、砂铁比高的问题,进行了工艺改进,并利用数值模拟软件对新工艺的充型和凝固过程进行模拟分析.最优工艺方案为:无箱造型,开放式浇注系统,横浇道为变截面,采取立浇方法;浇注速度控制在0.9 m/s左右.生产结果显示,夹渣、气孔、缩松等铸造缺陷得以消除,铸件合格率达到98％以上.     

低压铸造铝合金电器罐体工艺优化

针对低压铸造加工全封闭式组合电器铝合金罐体产品合格率低的问题,通过ProCAST软件对原铸造工艺进行模拟。通过对比试验,并结合企业实际,确定优化工艺参数,并对铸件形状及浇注系统进行改进,消除了铸件缺陷。研究表明,浇注温度为700℃、充型压力为54kPa、模具预热温度为300℃时,对铸件下半部外侧壁厚增大1.5mm,形成适当厚度梯度,并将原浇注系统内浇道宽度增加7mm,可以消除铸件缺陷,提高铸件品质。     

ZL101齿轮箱箱体砂型铸造工艺优化

根据齿轮箱箱体的结构特点及技术要求,选择砂型铸造方法进行铸造工艺设计,选择树脂砂作为造型材料。利用ViewCast软件进行充型和凝固模拟,预测铸造缺陷产生位置,分析了充型和凝固过程中铸件产生缺陷的原因。在此基础上,对齿轮箱箱体的铸造工艺方案进行了优化,最终选择阶梯式浇注系统,直浇道、横浇道、内浇道截面积比为1:2:4,冒口选择发热保温冒口,浇注温度为750℃。使用优化后的铸造工艺方案进行了数值模拟及实际浇注试验,发现铸件几乎没有缺陷,满足了实际生产中对铸件质量的要求。     

高真空压铸汽车底盘结构件浇注系统分析

介绍了汽车底盘结构件的高真空压铸成形设计,以可热处理的Al-Si-Mn-Mg系高强韧铝合金汽车底盘结构件的压铸技术开发与应用为研究对象,通过设置不同的浇注系统,应用数值模拟方法,定性分析了铝合金液流动的充型状态与铸件缺陷的分布,着重研究了梳形浇道、扇形浇道、集中进浇、分散进浇、长浇道与短浇道对充型流动状态、充型温度、充型速度、气压阻力与铸件成形的关系;确定了铸件的浇注系统与排气系统,大大缩短了模具的开发周期。     

大型薄壁铝合金简体铸件差压铸造过程数值模拟与工艺优化

利用ViewCast软件对某大型薄壁铝合金简体铸件差压铸造充型和凝固过程进行数值模拟.模拟结果表明,由于铸件较高,缝隙式浇注系统无法实现逐层充填,金属液在充型过程中飞溅严重.在改进方案中,采用环形横浇道和环形内浇道取代缝隙式浇道,并吸取缝隙式浇注系统横向补缩的优点,在铸件相应部位设置工艺筋并配合使用冷铁.再次模拟结果表明,改进后的方案是合理可行的,实现了平稳逐层充型和铸件的顺序凝固.     

新型浇注系统与充型过程的计算机模拟

对比模拟了新型浇注系统与传统浇注系统的充型过程,包括金属液在浇口杯、直浇道、横浇道和内浇道中的流动情况。基于新型浇注系统设计原则设计并模拟了摇枕铸件的充型过程,模拟结果进一步证明了新型浇注系统充型平稳,浇道处于充满状态,避免了气体和夹杂卷入型腔。     

基于数值模拟的镁合金手机壳体压铸模浇注系统的设计与优化

设计良好的浇口及浇注系统对获得高质量的压铸件十分重要。针对金属型模具的不透明性，采用数值模拟技术对镁合金手机壳体浇口及浇注系统进行优化，设计出两种类型的浇口及浇注系统进行数值分析。初步设计中采用等截面扇形横浇道浇注系统，导致中部不充分流动，过早地关闭了型腔的边界，使最后填充的区域留在铸件不易设溢流槽和排气槽的中部，导致铸件中形成气体夹杂，此法不适合。采用等厚度扇形横浇道浇注系统，数值模拟表明：新设计提供了均匀的熔体填充模型，使最后填充区域位于易放置溢流槽和排气槽的大按键的边界上，从而使压铸模具的设计得到优化。     

基于浇口杯补缩的横浇道型浇注系统设计

在熔模铸造横浇道型浇注系统中,浇口杯是比横浇道更为重要的补缩源,因此在立足于浇口杯为补缩源、横浇道和内浇道为浇注补缩通道的基础上,开发了适用于熔模铸造横浇道型浇注补缩系统设计的新设计方法,在详细分析了浇口杯的实际补缩情况后,建立了相应的数学补缩模式和不同浇口杯的铸件组许用铸件总质量表,并具体介绍了设计计算过程。     

设计铝合金压铸模具浇注系统类型的原则

根据具体零件结构的特征，可设计出相应的压铸模浇注系统，如环形浇道、中心展开浇道、外侧浇道、集中大溢流等浇注系统。尽管这些浇注系统也存在不足之处，但总的原则是：使流入型腔的铝合金液尽量减少曲折、汇合，尽可能避免直接冲击型芯，不宜立即封住分型面，有利于压力的传递，形成良好的充填状态和排气条件。     

基于CAE的铝合金标准试样的压铸工艺方案优化

压铸工艺方案的合理性对标准压铸试样的力学性能具有重要影响。采用Flow-3D软件对现有推荐的标准试样压铸工艺方案进行了模拟分析和优化;同时设计和优化了适于高真空压铸的工艺方案。结果表明,现有的压铸工艺方案在低速充填阶段时,试样内浇道附近的横浇道中会出现金属液回流卷气现象。将直浇道与横浇道的过渡圆角加大到30mm时,该回流卷气现象明显减小。改用锥形横浇道并辅以缓冲包结构时,回流和卷气部位则移至两端的缓冲包附近,可避免卷气的金属液进入试样型腔中,有利于铸件品质的改善。采用在试样溢流槽侧面设置排气道时,能有效消除不同试样间排气道的封闭现象,从而保证后充填试样有足够的排气时间,有利于铸件内部品质的提高。     

锌合金压铸浇注系统最新设计

介绍了锌合金压铸浇注系统设计的最新方法。目前已在世界上广泛采用的锥形流道有助于生产高品质的锌合金压铸件。     

锌合金压铸浇注系统最新设计

介绍了锌合金压铸浇注系统设计的最新方法。目前已在世界上广泛采用的锥形流道有助于生产高品质的锌合金压铸件     

利用负压消失模工艺生产机架铸件

介绍了机架铸件的铸件结构及技术要求,详细阐述了其工艺设计:采用底注、开放式浇注系统,浇口比为ΣF直:ΣF横:ΣF内=1:1.32:2,其中,直浇道截面尺寸为φ90 mm,横浇道截面尺寸为60 mm×70 mm,共2道,内浇道截面尺寸为25 mm×25 mm,共20道,在铸件关键部位设计一定数量尺寸为70 mm×70 mm的集渣包,浇注温度1 420±10℃,负压度0.4 MPa,保压时间15 min。为防止模样变形,采用竹木条拉筋粘接固定模样簇及消失模易变形的部位,通过设计使用一种中空芯铁填充物,有效降低该缺陷的发生几率。最终生产的铸件各项指标均符合技术要求,废品率由原来的80%降到20%以内,已达到批量生产状态。     

球铁油缸浇注系统补缩无冒口工艺设计

球铁油缸,材质QT500-7,铸件重101 kg,外径φ270 mm,内径φ220 mm,壁厚25 mm,高750 mm,一端球面封口。采用立浇工艺,封口向上。原工艺为阶梯浇注系统,在铸件上部安放1个φ120 mm×200 mm冒口,因冒口下缩孔、浇口引入处缩松,缸壁气孔、夹渣,渗漏废品率54%。为了消除铸造缺陷,新工艺根据均衡凝固原理,采用以顶注为主的浇注系统补缩无冒口工艺,用收缩模数法设计直浇道、横浇道、内浇道尺寸,经批量生产验证,消除了缩孔、缩松、气孔、夹渣缺陷。机加工后经250 MPa×5 min水压试验无渗漏。工艺出品率从77%提高到88%。表明采用收缩模数法计算浇注系统尺寸,用浇注系统补缩的无冒口工艺是可靠的。     

Optimization of investment casting process for K477 superalloy aero-engine turbine nozzle by simulation and experiment

In order to reduce the shrinkage porosity of nickel-based superalloy castings in the investment casting process, the effects of different gating systems on mold filling, solidification process, and prediction of shrinkage porosity of aero-engine turbine nozzle castings were investigated by simulation and experimental methods. Results show that the design of the vertical runner would cause greater turbulence of the melt in the riser during the mold filling process, and the outer runner is not necessary. With the decrease in number of runners, the hot spot moves down towards the casting, and the shrinkage and porosity defects are formed in the casting below the riser. In the original designs, a certain tendency of shrinkage and porosity defect is found in the vanes, inner rings, and outer rings of the castings by both simulation prediction and experiment. Finally, based on the processing optimization, the aero-engine turbine nozzle casting with no shrinkage and porosity defects is obtained.

     

A study on effects of ceramic foam filter on flow aspect through water modeling experiment

Casting defects that are closely related to entrapped air bubbles and metallic oxides occur very frequently in the sand mold casting process. Many researchers have shown that these defects can be reduced by adopting an appropriate gating system design. However, it is difficult for field engineers to identify a specific gating system that is more appropriate for their products. In this study, we tried to draw a comparison between two gating system designs with and without a ceramic foam filter. The ceramic foam filter was added to the horizontal runner just after the down sprue to prevent air bubble generation and reduce turbulence without a change of gating system design. The water modeling experiment was conducted with four different amounts of the initial volumes of water in the reservoir to verify the effects of initial pouring velocity. The results of the experiment applying the filter showed remarkably changed flow characteristics. The use of the filter was found to convert the flow pattern of water in the desired direction. The ceramic foam filter performed well to reduce flow velocity and stabilize the waterstream.The flow pattern without a filter can be improved significantly even with the the use of just a 10 PPI irregular filter. Although the study confirmed that use of the filter may change the flow characteristics, it needs to be noted that the use of the ceramic filter alone cannot solve all the problems caused by a poorly designed gating system.