铸件凝固过程几何模拟的缩孔缩松预测方法

以预测缩孔缩松判据Ｇ／√Ｒ为基础，经过转换、推导，得出适合于几何模拟的新判据（ｄＭ／ｄＬ），√Ｍ，并编制了预测缩孔缩松的几何模拟软件，这种预测方法操作简单，计算迅速，可对铸件工艺图上指定部位进行预测，与模数法设计铸造工艺相辅相成。     

气缸盖铸件凝固过程数值模拟及缩松缩孔预测

分析了铸件凝固过程结晶潜热释放和缩孔缩松形成条件,应用有限元法模拟了低压铸造铝合金气缸盖铸件的凝固过程,得到了在不同凝固阶段铸件的温度场,预测了铸件的缩松缩孔。在此基础上,对气缸盖铸件凝固过程进行了评价,数值模拟结果可为气缸盖铸造工艺参数设计提供参考。     

空心钢锭凝固过程温度场模拟与缩孔、疏松预测

对空心钢锭凝固过程的温度场进行了有限元分析。讨论了芯部传热系数、耐火材料工对厚终凝固位置、内筒壁最高温度及缩孔疏松的影响,并研究了耐火材料典型部位的温度随凝固时间的变化。通过凝固过程的温度场的模拟分析,对空心钢锭缩孔、缩松进行了预测,提出了工艺改进措施。     

汽车齿轮室凝固过程数值模拟及缩孔、缩松预测

通过分析铸件凝同过程结晶潜热释放和缩孔、缩松形成的条件,使用Flow-3D软件模拟了压铸铝合金汽车齿轮室铸件的凝同过程,得到了在不同凝同时间铸件的温度场,进而预测了铸件的缩孔、缩松.以此为基础,对汽车齿轮室铸件凝同过程进行了评价.数值模拟结果可为汽车齿轮室优化设计提供有利参考.     

汽轮机阀体铸造凝固过程数值模拟及缩孔、缩松的预测

在分析了铸件凝固过程结晶潜热释放和缩孔、缩松形成条件后,应用数值模拟软件模拟了砂芯铸造汽轮机阀体的凝固过程,得到阀体铸件凝固的温度梯度分布,并预测了铸件出现缩松、缩孔缺陷的部位。在此基础上,对铸件凝固过程进行了阐述。数值模拟结果可供阀体铸造工艺设计参考。     

铸件凝固过程孤立域动态划分及缩孔缩松数值模拟

在铸钢件实际生产中，一般凝固过程同时存在着多个熔池孤立域，而各熔池孤立域的补缩行为只限于各自孤立的熔池中．利用“虚拟传热技术”，开发了一种铸件凝固过程数值模拟动态判定孤立熔池域的方法，快速而方便地实现了凝固过程存在多个可补缩域的判别．由此根据凝固过程收缩发生的区域，准确地进行缩孔缩松的预测．可有效地解决凝固过程中同时存在任意多个孤立补缩域的缩孔缩松预测，解决了凝固过程数值模拟中常出现的位置较低的侧暗冒口或铸件中可能出现的缩孔不能被正确预测的技术难题．     

铸件凝固过程中缩松、缩孔预测及数值模拟优化

结合板锤铸件现场铸造工艺情况,利用ProCast软件对其凝固过程进行数值模拟,预测其存在的缩孔和缩松缺陷.根据模拟结果对铸造工艺方案进行相应改进,选出一种最优的方案,为该铸件的实际生产提供一定的参考依据.     

铸锭凝固过程缩孔缺陷的数值模拟

为减少铸锭的缩孔缺陷,采用有限元分析软件ProCAST对某厂5t铸锭的凝固过程进行模拟,讨论了浇注温度、锭身换热系数以及锭身锥度对缩孔缺陷的影响.结果表明:浇注温度较高时缩孔缺陷严重;锭身换热条件对铸锭缺陷的影响很大,锭身冷却较佳换热系数是200 W/(m2· K);随着锭身锥度的增加,一次缩孔和二次缩孔深度先减小后增加,其适宜锭身锥度为0.09.     

灰铁凝固过程中缩孔缩松的预测

通过热分析实验及对灰铁试件的浇注实验,分析了碳当量及孕育对灰铁凝固过程的影响.在动态膨胀叠加法的基础上,综合考虑了初始温度、碳当量、孕育、初晶和共晶体积的收缩与膨胀,建立了灰铁缩孔预测模型.开发了灰铁凝固过程数值模拟分析系统,并对实际的灰铁浇注件进行验证分析,预测结果与实验结果吻合较好.     

中空钢锭凝固过程的数值模拟研究

分析了中空钢锭凝固过程中压缩空气与中心芯子间的对流传热,通过确定二者间的传热系数及压缩空气的温升,结合普通钢锭的数值模拟方法,建立了中空钢锭凝固过程的数值模拟方法,为实现中空钢锭铸造工艺参数的优化设计及中空钢锭的国产化奠定了基础。     

锻造用钢锭凝固过程温度场数值模拟

采用三维瞬态传热有限元方法,对13 t锻造钢锭和钢锭模在凝固过程中的温度场分布进行了数值计算及分析,探讨了钢锭内部凝固速度变化和钢锭模在凝固过程中的温度分布规律。分析结果表明,钢锭本体距离底部60%-70%的部位纵向凝固速度受横向凝固速度的影响而大大加速;凝固开始阶段,钢锭模内壁温升速度远大于模外壁,随后外壁温升速度迅速增大,随着钢锭凝固的进行,壁内外温差逐渐减小。本模拟可为优化钢锭模设计、提高钢锭质量提供依据。     

大型铸钢件凝固过程数值模拟

铸钢件凝固收缩大,铸造工艺复杂,进行凝固过程计算机模拟十分必要.本文基于有限差分法建立铸钢件凝固过程传热计算的数学模型,开发铸钢件凝固过程三维温度场数值模拟分析软件.利用该软件计算了大齿轮毛坯铸钢件凝固过程的温度场,结果与实际情况吻合较好.     

Numerical Simulation of Macrosegregation Caused by Thermal–Solutal Convection and Solidification Shrinkage Using ALE Model

Solidifi cation shrinkage has been recognized as an important factor for macrosegregation formation. An arbitrary Lagrangian–Eulerian(ALE) model is constructed to predict the macrosegregation caused by thermal–solutal convection and solidi-fi cation shrinkage. A novel mesh update algorithm is developed to account for the domain change induced by solidifi cation shrinkage. The velocity–pressure coupling between the non-homogenous mass conservation equation and momentum equation is addressed by a modifi ed pressure correction method. The governing equations are solved by the streamline-upwind/Petrov–Galerkin-stabilized fi nite element algorithm. The application of the model to the Pb-19.2 wt%Sn alloy solidifi cation problem is considered. The inverse segregation is successfully predicted, and reasonable agreement with the literature results is obtained. Thus, the ALE model is established to be a highly effective tool for predicting the macrosegregation caused by solidifi cation shrinkage and thermal–solutal convection. Finally, the effect of solidifi cation shrinkage is analyzed. The results demonstrate that solidifi cation shrinkage delays the advance of the solidifi cation front and intensifi es the segregation.     

基于有限元模拟的铸钢车轮凝固工艺优化

根据有限元模拟原理,基于ANSYS软件环境对机车车轮大型铸钢件的凝固进程三维非稳定温度场进行了数值模拟.通过有限元模拟的反馈信息进行了铸件凝固工艺的优化设计.模拟结果表明,按照传统的比例计算法设计的冒口系统能够保证铸件产品的质量,但冒口数目多,铸件工艺出品率偏低.如果单纯减小冒口尺寸以提高工艺出品率,则车轮铸件的顺序凝固条件将会受到破坏,导致缩孔缩松缺陷产生.通过减少冒口数目并设置冷铁,则可通过冒口和冷铁的联合作用,既保证无缺陷凝固工艺过程的实现,又能提高工艺出品率.通过模拟优化的实施,预测工艺出品率将提高12%.     

大型钢锭凝固数值模拟与试验研究

利用Procast软件包对6t钢锭的凝固过程进行了计算机模拟,并预测了钢锭的缩孔疏松分布,计算结果发现原有工艺中钢锭的缩孔深度大,轴线疏松严重.将模拟结果与试验结果进行对比,两者吻合良好.在此基础上,研究了绝热板和发热剂对钢锭的缩孔疏松分布的影响,优化了绝热板工艺.模拟与试验结果表明,优化后的绝热板加发热剂工艺可显著改善钢锭冒口的保温效果,减小缩孔深度,提高钢锭的质量和利用率.     

Numerical Simulation of Macro-Segregation in Steel Ingot During Solidification

A mathematical model coupling the momentum, energy and species conservation equations was proposed to calculate the macro-segregation of Fe-C alloy ingot during solidification. The corresponding simulation software which concurrently solves the macroscopic mass, momentum, energy and species conservation equations has been developed by applying the SIMPLE algorithm. The thermo-solutal convection in a NH4 Cl-H2O ingot is verified and the result shows good agreement with that reported. Then macro-segregation in a steel ingot is simulated by using the developed program. The steel ingot is in a rectangular mold with a riser. The fluid flow is mainly induced by the temperature field and the solid fraction. The macro-segregation pattern is mainly affected by the thermo-induced convection in the mushy zone. The negative segregation forms along the walls of the casting. The positive segregation forms at the top center of the casting into the riser. The species concentration reaches the peak in the center of the ingot where solidification ends lastly.     

大型钢锭凝固过程三维数值模拟

开发了大型钢锭凝固过程三维模拟程序。利用本程序对53 t钢锭的凝固过程进行了模拟,预测的钢锭和锭模中典型测试点的冷却曲线、钢锭完全凝固时间及冒口一次缩孔形状等与商用有限元软件ProCAST的计算结果吻合良好。     

采用多热节和即缩即补方法预测铸钢件缩孔的研究

本文在等效液面收缩法和孤立域法基础上建立了预测铸钢件缩孔的新方法－多热节和即缩即补方法,该法实现了对模拟铸件各热节的内部动态瞬时补缩,并采用该方法对两个实际铸钢件进行了缩孔分析。