ZQQTB磨球凝固过程数值模拟及工艺优化

针对Φ125mm ZQQTB中锰合金铸铁磨球的铸造工艺,利用华铸CAE模拟软件对磨球的浇注凝固过程中流动场和温度场进行数值模拟,预测了Φ125中锰合金铸铁磨球在铸造中可能产生的缺陷位置,并对磨球内部产生缩孔、缩松的原因进行了分析。通过增加上铁模及砂套,缩短内浇道尺寸等对浇注系统进行了修改和优化,并对浇冒系统优化前、后的铸造方案进行了温度场的数值模拟对比。结果表明,优化后的浇冒系统实现了顺序凝固,缩孔缺陷从磨球内部转移到了冒口内,模拟结果与实际浇注结果相符。     

铸件凝固温度场的外节点直接差分法计算及几个影响因素的研究

本文以外节点直接差分法,建立了铸件凝固温度场的数值模拟模型。考虑到在微机上实现,采用了显式格式,为了缩短计算时间,采用了异步时间步长计算,并对边界节点的潜热处理做了讨论。结合外节点法的特点,设计一种节点领域的控制方法和相应的自动剖分软件。以由本文建立的数值模拟模型开发出的铸件温度场及缩孔、缩松预测软件为工具,对若干影响因素作了研究。     

不同充型条件下应力框铸件的力学性能

通过实验与数值模拟方法研究了自由充型和低压浇注两种充型方式对A357铝合金应力框铸件铸态组织的影响,并采用拉伸实验、SEM和EDS对T6热处理后两种铸件的力学性能及断口形貌进行了观察。结果表明:采用低压浇注可以减少铸件的区域缩松与微观缩孔,A357铝合金铸态断裂以沿晶断裂为主,裂纹起源于组织缺陷处并不断生长增殖直至铸件发生断裂;T6热处理后铸件主要发生韧窝断裂,断口上交错分布一定数量的沿晶断裂,华铸CAE数值模拟研究证实了低压浇注充型方案的优越性。     

复杂不锈钢叶轮熔模铸造工艺的优化

不锈钢叶轮的形状复杂且壁薄,使熔模铸造不锈钢叶轮铸件出现缩孔缩松及浇不足等缺陷。这些缺陷与铸件的充型和凝固过程密切相关。本文使用ProCast软件数值模拟研究叶轮的充型及凝固过程,并将结果与实验进行了比较。结果表明:浇注温度为1550℃、浇注速度为0.75 m/s有利于叶轮铸件的充填,可避免浇不足缺陷。适当的铸造温度和铸造速度仍无法避免在叶轮铸件内产生缩孔缩松缺陷。根据叶轮铸件的结构特点,采用在叶轮铸件中空处施加冷铁的方式可以消除铸件中的缩孔缩松缺陷,当冷铁高度为叶轮铸件内部高度的1/3时,去除缩松缩孔缺陷的效果最明显。     

核级蝶阀阀体铸造工艺数值模拟

蝶阀阀体是蝶阀上的核心零部件,服役时承受高温高压,因而要求其组织致密,不允许有缩孔、缩松和气孔等缺陷.本文先用SolidWorks软件对蝶阀体进行实体造型,然后利用JSCAST软件对铸件进行充型和凝固过程模拟,预测铸件充型过程中可能产生的充填不良、裹气现象及凝固过程中可能发生缩孔、缩松缺陷的位置,然后对模拟结果进行工艺优化.模拟结果表明,改进后的铸造工艺能够实现平稳的充型,充型结束后铸件各部位温差较小;铸件能够顺序凝固,有害热节全部消失,缩孔或缩松缺陷也相应的消除.实际生产对模拟结果进行了有效的验证.     

基于数值模拟的K418B高温合金精密铸件组织与性能研究

目的 探究高温合金调压铸造的充型凝固过程,研究调压铸造工艺对铸件组织缺陷和力学性能的影响规律,并验证数值模拟对实际生产指导的可靠性。方法 以某精密构件为研究对象,借助ProCAST数值模拟软件模拟了铸件的调压铸造充型凝固过程并对组织缺陷的形成进行了预测。对成形铸件的特征关键部位进行了取样,通过金相显微镜和扫描电子显微镜对铸态试样的微观组织进行了观察,借助准静态万能拉伸试验机测试了特征试样的室温和高温(750 ℃)拉伸性能,并对断口形貌进行了观察和分析。结果 数值模拟结果表明,金属液充型平稳,凝固过程基本符合自上而下的顺序凝固,铸件缺陷较少,缩孔体积分数仅为0.22%。实验结果表明,铸件的铸态组织为典型的树枝晶组织,晶粒尺寸细小均匀;二次枝晶间距较小,组织致密,缩松缩孔缺陷较少,这与数值模拟的结果吻合较好;铸件的平均抗拉强度超过900 MPa,最大伸长率为15%,该铸件具备较好的综合力学性能。结论 通过数值模拟方法指导铸造生产具有一定的可靠性,同时,通过调压铸造工艺可以生产出具有较好组织和力学性能的高温合金薄壁铸件。     

ProCAST软件在熔模铸造工艺优化中的应用

为解决企业生产中某精铸件存在的缺陷问题,利用数值模拟软件ProCAST对其充型过程和凝固过程进行模拟,并预测缩孔和缩松的存在情况.根据数值模拟的结果对该铸件工艺方案进行相应的改进,显著降低了缩孔和缩松缺陷,并提高了产品的合格率.应用表明:铸造模拟软件能够准确地预测充型凝固过程中可能产生的缺陷,从而辅助工艺人员进行工艺优化.     

某种钛合金精密成形铸件铸造变形的数值模拟

目的 基于ProCAST,建立钛合金铸件铸造变形的模拟预测方法。方法 以某板状钛合金铸件为例,模拟了充型凝固、型壳内冷却和脱壳后冷却3个过程,并分别对各过程进行了相应假设和参数设置。为验证模拟结果,根据模拟模型设计了浇注验证实验。结果 铸件中间部位向外侧凸起,加强筋部位向内侧凹陷,和实验结果基本一致,变形量预测吻合度在60%~72%之间。结论 通过合理设置模拟流程和材料参数模型,数值模拟可以预测钛合金铸件的变形规律,并为变形量预测提供重要参考。     

Ti-3Al-2.5V钛合金精密铸造浇注系统优化研究

利用数值模拟方法,研究了重力场和立式离心场下,不同浇注系统（顶-底、螺旋、径向和树形系统）Ti-3Al-2.5V钛合金铸件的充型和凝固过程及缩孔缺陷分布规律,并通过实际铸造实验,对铸件的机械性能及缩孔缺陷进行了检测。结果表明,重力场下的顶-底浇注系统氧含量波动范围大,不同浇注系统对合金力学性能影响不大,缩孔的模拟结果与实际铸造情况都吻合较好。相比而言,重力场下由于金属液的紊流更容易形成夹杂、钛豆、缩孔等缺陷,而离心场下由于离心力的作用,形成缩孔等缺陷的数量相对较少。     

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。     

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。     

发动机活塞裙铸造过程模拟及工艺优化

目的优化发动机活塞裙铸件铸造工艺。方法采用UG等软件设计活塞裙铸件浇注系统以及采用MAGMA铸造仿真软件对铸造工艺进行仿真预测,分析铸件凝固温度场,预测缩孔、疏松等铸造缺陷,进一步优化铸造工艺。结果铸件整体上实现了自下而上的顺序凝固,虽然通过冒口获得了一定程度的补缩,但凝固温度梯度不明显,冒口疏松缺陷依然延伸至铸件上端面。通过合理设置冷铁,增加冒口和内浇口数量,从而实现铸件顺序凝固,使补缩效果更为明显,可有效降低缩孔、疏松缺陷。结论采用MAGMA铸造仿真软件分析凝固过程并预测缺陷,通过改进和优化工艺,可以有效预防活塞裙铸件缺陷的产生,提高铸件合格率。     

基于数值模拟的杆状钛合金铸件熔模铸造工艺研究

根据杆状钛合金铸件的结构特点,分别采用顺序凝固理论和均衡凝固理论设计浇注系统,并利用数值模拟方法对两种浇注系统进行了仿真,分析了杆状钛合金铸件的温度场、应力场情况,确定了利用均衡凝固理论的铸造方案适合生产该铸件,根据模拟结果,对铸造工艺方案进行优化模拟。采用优化后的铸造工艺方案生产铸件,获得了合格的符合客户需求的杆状钛合金铸件。      

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.     

镁合金挤压铸造凝固过程数值模拟

利用有限元法对镁合金挤压铸造凝固过程进行数值模拟,分析了铸件的凝固收缩和凝固时间,预测铸件可能发生缺陷的位置,对比挤压压力对铸件缺陷的影响。 结果发现,与重力铸造相比,挤压铸造的凝固收缩小,铸件在挤压铸造的压力作用下可缩短凝固时间;缺陷模拟结果与实验相符,加大挤压铸造压力有助于减少缺陷的产生。     

铝合金活塞铸造过程中模具易失效区域预测

采用ProCAST软件对铝合金活塞浇铸过程中模具的温度场、应力场进行了有限元仿真。根据热、应力场仿真结果,预测活塞模具的易失效区域,通过与实际失效结果对比,发现仿真结果中易失效区域位置与实际模具失效区域位置相吻合;并通过研究不同模具预热温度对浇铸过程中模具热应力场的影响,发现提高模具的初始预热温度,可以有效降低浇铸过程中模具型腔表面所受的热应力,从而有助于模具寿命的提高。     

铝合金风扇叶片压铸模具设计

目的采用铝合金代替传统塑料风扇叶片,适应节能减排、绿色铸造发展的趋势。方法采用UG建模和Anycasting软件,对铝合金风扇叶片的压铸模具进行设计,包括分型面设计、型芯型腔结构设计、浇注系统设计、溢流槽设计、排气系统设计、推出机构设计、冷却系统设计等,并对其压铸成形过程进行了数值模拟。结果风扇扇叶部分最后凝固且容易产生缩松和气孔,将溢流槽向扇叶方向移动,收集扇叶和扇叶之间的气体和夹杂,加强对缺陷处的排气,缺陷基本消失。结论设计的压铸模具满足铝合金风扇叶片的生产要求,符合节能减排、绿色铸造发展的趋势。     

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%.