铸造充型过程数值模拟的研究进展及应用

铸造过程的计算机数值模拟是当前公认的材料科学领域重要的研究课题,而充型过程的模拟是其中的难点之一.本文回顾了充型过程数值模拟技术的发展历程,综述了充型过程数值模拟技术的最新进展.简要介绍了目前国内外模拟软件的发展情况.针对"Z-CAST"系统阐述了数值模拟软件在铸造生产中的应用.     

基于有限元法的镁铝合金薄壁压铸件压铸缺陷分析

铸造充型过程的数值模拟技术是铸造领域的前沿技术。采用这些技术进行充型过程的数值模拟可以帮助人们更清楚地了解充型过程中金属液流动的自由表面和速度分布。为了给薄壁压铸件选择最佳浇注系统和最佳工艺参数,利用PROCAST软件对铸件的压铸过程进行了数值模拟,获得了铸件充型时间和温度场的分布,根据分析结果优化模具结构和压铸工艺。     

铸造充型过程数值模拟技术的发展及现状评述

铸造充型过程数值模拟能够预测缺陷的位置及产生原因,为实际生产提供科学指导.为了研究充型过程数值模拟的发展情况,依据充型过程基础理论,对铸造充型过程数值模拟的发展概况进行归纳并加以评述,总结了充型过程常用的数值模拟计算方法以及验证方法,阐述了仍然存在的问题并对未来发展做出了展望.     

挤压铸造计算机数值模拟

铸造过程计算机数值模拟是学科发展的前沿,随着挤压铸造技术的发展,其计算机数值模拟在国内外被广泛应用,介绍了挤压铸造数值模拟的研究进展、充型凝固过程的数学模型的建立以及挤压铸造的计算机数值模拟的发展方向。     

铸造过程计算机数值模拟的国内外研究概况

铸造过程计算机数值模拟技术是当今公认材料科学的重要前沿领战．本文从铸造充型过程数值模拟、缩松缩孔的预测、应力场数值模拟、热裂的判定、微观组织模拟及凝固模拟软件的开发等六个方面简要介绍了国内外铸造过程计算机数值模拟的概况．     

T11转向节铸造工艺参数化及数值模拟

通过铸造分析软件和自主开发的冒口数据库功能,成功实现了转向节零部件的铸造工艺系统的参数化设计,利用计算机数值模拟软件进一步分析充型和凝固过程,为铸造过程的参数化设计提供了基础.     

铸造充型紊流流场数值模拟研究

目的　对铸造充型过程紊流流场进行数值模拟计算 .方法　建立铸造充型过程紊流流场的 k-ε数学模型 ,结合实际情况对各种边界条件进行适当处理 .结果　模拟结果同实际情况比较吻合 .结论　 k-ε模型能较好地实现对铸造充型过程的紊流流场数值模拟 ,从而为铸造工艺的优化提供实用依据     

保持架挤压铸造充型和凝固过程的数值模拟

为实现对挤压铸造生产过程的精确控制,运用有限元模拟软件对镁合金轴承保持架进行挤压铸造充型和凝固过程的数值模拟,得出最佳的挤压铸造工艺参数.优化的工艺参数为：浇注温度710 ℃,模具预热温度180 ℃,冲头压射速度25 mm/s,比压200 MPa,保压时间约为20 s.建立了充型时间和凝固时间与模具预热温度和冲头压射速度的数学关系式,并对液态合金的充型及凝固过程进行了可视化观察.模拟结果表明,充型、凝固过程合理,铸件结构完整,效果良好,说明镁合金轴承保持架具有良好的成形性.将此模拟结果应用到实践中,可优化挤压铸造过程,提高工作效率.     

消失模铸造充型过程的数值模拟分析

应用计算机数值模拟技术对消失模铸造充型过程仿真,对充型过程中真空度的变化进行分析,研究充型过程中附壁效应、裹气和反喷缺陷的产生过程及原因。     

低压铸造充型过程流场计算数值模拟

目的　研究低压铸造充型过程流场数值模拟的理论与方法． 方法　根据流体力学和低压铸造特点, 建立低压铸造条件下的控制方程、求解方法、初始条件、边界条件． 结果　利用建立的数学模型开发了流场模拟软件, 并应用于一试验件． 结论　所建立的数学模型及开发的软件证明是正确的．     

Comparison of rheological analytic model with numerical simulation in powder injection molding filling process

Mathematical model of filling disk-shaped mold cavity in steady state was studied.And the mathematical model under vibration field was developed from the model in steady state.According to the model of filling disk-shaped mold cavity in steady state,the filling time,the distribution of velocity field and the pressure field were obtained.The analysis results from rheological analytic model were compared with the numerical simulation results using Moldflow software in the powder injection molding filling process.Through the comparison,it is found that it is unreasonable to neglect the influence of temperature when calculated the pressure changing with the time at the cavity gate,while it can be neglected in other situations such as calculating the distribution of the velocity fields.This provides a theoretical reference for the establishment of correct model both in steady state and under vibration force field in the future.     

Investigation on mechanism of polymer filling in high-aspect-ratio trenches for through-silicon-via (TSV) application

Vacuum-assisted spin-coating is an effective polymer filling technology for sidewall insulating of through-silicon-via (TSV). This paper investigated the flow mechanism of the vacuum-assisted polymer filling process based on experiments and numerical simulation, and studied the effect of vacuum pressure, viscosity of polymer and aspect-ratio of trench on the filling performance. A 2D axisymmetric model, consisting of polymer partially filled into the trench and void at the bottom of trench, was developed for the computational fluid dynamics (CFD) simulation. The simulation results indicate that the vacuum-assisted polymer filling process goes through four stages, including bubble formation, bubble burst, air elimination and polymer re-filling. Moreover, the simulation results suggest that the pressure significantly affects the bubble formation and the polymer re-filling procedure, and the polymer viscosity and the trench aspect-ratio influence the duration of air elimination.     

铸件充型过程的数值模拟技术

本文概括地叙述了近年来国内外学者在铸件充型过程的计算机数值模拟方面所做的工作，并且讨论了一些铸造充型时液态金属流动模型的几个重要方面及处理方法．最后还指出了当前工作中存在的问题     

金属液充型过程中夹杂物运动的数值模拟

铸造过程计算机模拟技术是材料科学的重要前沿领域.利用计算机对金属液和夹杂物注入型腔内的运动过程、夹杂物集聚位置进行了数值模拟.用连续方法、N-S方程、粒子运动方程建立数学模型，利用有限差分法和四阶龙格库塔法对数学模型进行了离散化，编制计算程序进行了计算，并结合水力模拟实验验证了计算结果的准确性.结果表明，本数值计算系统能够较好地模拟金属液和夹杂物在充型过程中的运动过程及夹杂物集聚位置，对于优化铸造工艺方案有一定的借鉴意义.     

浇注过程中夹杂物运动的数值模拟

利用二维Ｎ－Ｓ方程和夹杂物运动方程对流体的充型过程和夹杂物在型腔内的运动过程、积聚位置进行了数值计算,并结合水力模拟实验验证了计算结果的准确性．结果表明,本数值计算系统能够较好地模拟金属液的充型和夹杂物的运动过程．     

数控选区电化学沉积快速成型的扫描路径研究

数控选区电化学沉积快速成型是在传统快速成型基础上用电化学沉积法直接制备金属零件的一种新型加工工艺.通过对层轮廓线的生成机理研究,设计出适合本工艺切片软件的实体分层算法和扫描路径的生成算法;分析了常用的快速成型路径填充方式,并结合该工艺的要求,提出了平行交错间隙往复填充方式.最后通过VC＋＋平台开发了选择性电沉积快速成型控制软件,实现了控制成型加工,制备出高精度、高表面光洁度的金属零件.