数值模拟在旋转芯轴压铸工艺优化中的运用

用数值模拟软件ProCAST对汽车安全带旋转芯轴压铸件原工艺方案的充型过程进行模拟并预测可能产生缩孔、缩松的位置,发现在压铸件的两端出现了缩松。通过在铸件两端增设溢流槽的工艺方案后,模拟结果表明铸件中消除缩松,保证了铸件的质量,为该压铸件模具设计提供了优化的工艺设计方案。     

基于数值模拟的大型支撑辊铸造工艺研究

通过采用铸造模拟分析软件对大型支撑辊充型过程及凝固过程进行数值模拟,研究其整体铸造的合格生产工艺,同时采用Niyama判据及Porosity判据对缩孔缩松缺陷进行分析。研究发现,支撑辊的铸造工艺方案合理,充型平稳,温度场分布均匀,且支撑辊中无缩孔、缩松缺陷。最后采用数值模拟的工艺参数进行实际生产。经生产验证,生产出的支撑辊金相组织和力学性能均满足使用要求,为铸造支撑辊的生产提供了良好的指导作用。     

Al_2Y/AZ91镁基复合材料流变成形数值模拟

在前期Al_2Y/AZ91镁基复合材料流变性能的研究基础上,将建立的Al_2Y/AZ91镁基复合材料表观粘度模型导入模拟软件,对Al_2Y/AZ91镁基复合材料液态及半固态充型及凝固过程进行了模拟,对压力场、速度场、固相分布和成形过程的缺陷进行了分析,结果表明,液态充型压力分布比较紊乱,熔体的流态为紊流,在型腔中容易产生涡流现象,在凝固过程中,铸件内部的冷却速度不一致,后续凝固的涡流区域在凝固过程中得不到有效的金属液的补充,进而容易产生缩孔缩松。半固态充型过程熔体内部压力传递相对比较平稳,速度分布均匀,熔体的流态表现为层流,不会产生涡流,铸件内外凝固速度相差不大,在整个凝固过程中不容易产生缩孔缩松等缺陷。为了验证模拟结果的正确性,进行了复合材料的流变成形实验,由实验可知,流变成形铸件显微组织以球状晶为主,没有孔洞缺陷,铸件成形质量较好。实验结果与模拟结果较吻合。     

基于ProCAST软件优化压水堆核电站一回路弯管铸造工艺

利用ProCAST软件对压水堆核电站一回路90°弯管的充型和凝固过程进行了模拟.结果表明,浇注过程中金属液充型平稳,浇注系统设计符合顺序凝固原则.利用固相率法预测了弯管易出现缩孔缩松的位置,优化设计后获得了无缩孔缩松的弯管铸造工艺.研究表明,运用ProCAST软件有利于提高弯管铸件的工艺出品率.      

真空条件下锭模参数对铁镍合金缩孔分布的影响

为了减轻铸件顶部缩孔缺陷以降低冒头切除率提高铸锭成材率,基于ProCAST软件建立了铁镍合金真空下凝固数值仿真模型,通过解剖实验验证了模拟参数正确性,进而研究锭模参数对铁镍合金缩孔缩松分布的影响并得到最优锭型.研究表明:数值模拟中,关于真空条件下传热参数的设置较为合理,能较准确地模拟得到与实际生产一致的缩孔缺陷;在本研究条件下,冒口锥度对缩孔高度方向上位置的影响远大于锭身锥度和高径比对其的影响,缩孔位置随冒口锥度减小上移,中心疏松程度随锭身锥度增加而减弱,高径比对缩孔缩松影响不大;优化后的锭型能有效改善缩孔缺陷,将缩孔控制在冒口线以上提高铸锭成材率.      

镍基高温合金叶轮熔模铸造过程的数值模拟

采用有限元分析软件Pro CAST模拟了IN792合金在叶轮熔模铸造工艺中的充型凝固过程,分析了在充型凝固过程中缺陷形成的原因,分别探究了不同的浇铸速度、浇铸温度和型壳温度对凝固过程所产生缺陷的影响,通过正交试验的方法得到了最佳的工艺并对其充型凝固过程进行了分析。模拟结果表明:叶轮中存在缺陷,且缺陷主要集中在叶片薄壁处;叶片薄壁处缩松的数量随着浇铸速度的增加而增加,即减小浇铸速度可以得到质量较好的铸件;随着浇铸温度的提高,缩松逐渐减少,但是叶片上的缩松减少到一定程度后趋于平稳,说明浇铸温度对于缩松来说在一定范围内所产生的影响较小;型壳温度对铸件的缩松有很大的影响,随着型壳温度的增大,叶片上的缩松随之增加;最终得到了一套最佳的工艺方案:浇铸温度1420℃,浇铸速度0.8 m·s-1,型壳预热温度350℃;采用该工艺后,铸件中疏松数量明显减少,单个疏松尺寸明显缩小。     

定锥衬板铸件的凝固数值模似

以某厂的定锥衬板铸件为例,系统介绍计算机凝固数值模拟的基本原理和方法.通过对定锥衬板原工艺方案的凝固过程温度场的数值模拟,预测其可能产生的缩孔、缩松缺陷及位置,然后提出铸件的改进工艺方案,再进行模拟计算、预测,得到较为满意的结果.     

钛合金异形薄壁壳体铸造工艺数值模拟及优化

为解决钛合金精密铸造产品合格率低、试验优化周期长的问题,以某钛合金异形薄壁件为研究对象,采用逆向工程手段优化浇注系统设计。结合ProCAST有限元分析软件确定铸件缺陷分布位置,依据铸件缩松分布情况对铸造方案进行迭代优化,解决铸件承力板区域缩孔问题。根据优化结果进行生产验证,结果表明,钛合金铸件采用真空熔模铸造方案,铸件上、下端分别设置3处浇/冒口时,模拟结果显示铸件凝固过程整体温度分布合理,铸件中的缩孔均被优化剔除。该工艺方案可行性高,试制件无损检测结果与数值模拟结果吻合度高,铸件成形质量、冶金质量均达到预期效果。     

钛合金异形薄壁壳体铸造工艺数值模拟及优化

为解决钛合金精密铸造产品合格率低、试验优化周期长的问题,以某钛合金异形薄壁件为研究对象,采用逆向工程手段优化浇注系统设计。结合ProCAST有限元分析软件确定铸件缺陷分布位置,依据铸件缩松分布情况对铸造方案进行迭代优化,解决铸件承力板区域缩孔问题。根据优化结果进行生产验证,结果表明,钛合金铸件采用真空熔模铸造方案,铸件上、下端分别设置3处浇/冒口时,模拟结果显示铸件凝固过程整体温度分布合理,铸件中的缩孔均被优化剔除。该工艺方案可行性高,试制件无损检测结果与数值模拟结果吻合度高,铸件成形质量、冶金质量均达到预期效果。     

ProCAST在汽车轮毂制造中的应用

为适应人们对汽车轮毂款式的追求,缩短汽车轮毂的研发周期迫在眉睫。应用CAD软件UG创建轮毂和模具的三维模型。借助CAE软件ProCAST自定义材料数据库,并模拟铸造过程。通过研究铝液充型和凝固过程,分析温度场变化、固相比例、Niyam判据以及缩松和缩孔等。研究表明:轮毂轮辋上下边缘以及浇铸中心处容易出现缩松和缩孔。在轮辋中心处、轮辋与轮辐交接处的模具区域采用保温措施,在与浇铸中心缩孔密集处接触的模具区域适当增加冷却强度,可实现顺序凝固,获得高质量的铸件。试验结果为汽车轮毂生产企业新产品的研发提供理论预测以及改进建议。     

钢中缺陷及对机械制件的影响

机械零件的使用寿命与钢中缺陷有着密切的联系,且设备事故多数与钢中存在着不允许的缺陷有关。 1.缩孔与缩孔残余 铸件在冷却和凝固过程中,由于合金的液态收缩和凝固收缩的结果,往往使铸件在最后凝固的地方出现孔洞(容积大而集中的孔洞称为缩孔,细小而分散的孔洞称为缩松)。 铸件中也常常遇到蜂窝状缺陷,它的形状象蜂窝,主要出现在铸件的热节处或冒口下方,它由缩孔、气孔及夹渣组成。 对于重要的钢材或大型锻件大都使用镇静钢,浇注镇静钢的铸型除一部分采用敞口小钢锭外,绝大部分采用带保温帽的上大下小的,通常为四方形和多边形的铸型。镇静     

模铸40t钢锭凝固过程温度场研究

随着模铸钢锭锭型的不断开发以及连铸产品对模铸小规格锭型的替代与延伸,为满足产品质量提升与成本优化,大规格钢锭逐渐发展成了关键的模铸锭型。但是,在模铸生产中,随着锭型的增大,更易于产生各类质量问题,诸如:成分偏析、表面缺陷、钢锭缩孔等。使用计算机数值模拟软件可以模拟钢液凝固过程的温度场与流场变化情况,并且可预测钢锭缩孔缺陷位置。研究表明,40 t钢锭的凝固过程是从外往内、由下向上顺序凝固,不仅冒口部位易于产生缩孔缺陷,而且锭身中心也存在缩孔倾向。在锭身中心的狭长液态金属区域内,此区域锥角小、上下传热不均,易产生缩松缺陷,通过数值模拟可有效预测并推断缺陷存在的位置及原因。实践证明,40 t锭型钢锭凝固及缩孔模拟与现场实际情况吻合,验证了40 t钢锭锭型设计的有效性与科学性。     

电加热冒口铸钢辊凝固过程数值模拟及优化

为提高某铸钢轧辊的工艺出品率,节约能源消耗,本研究针对该轧辊铸造过程进行数值模拟,依据无损探伤缺陷位置确定合理的换热边界换热条件,再现了缩孔缩松的位置,并评估了冒口降低的可行性。结果表明,在冒口上表面换热系数为2.4 W/(m2·K)、发热效率为25%时,该铸钢辊的缺陷模拟结果与实际探伤结果最为接近。基于此,当减小冒口高度低于100 mm时,铸件本体内凝固缺陷并未加重;而当冒口减少高度超过150 mm时,冒口内部凝固缺陷有进入铸件本体的风险。     

镍基高温合金感应锭浇注过程的数值模拟研究

利用ProCAST软件对镍基高温合金感应锭的浇注过程进行了数值模拟研究,分析了铸锭充型与凝固过程温度场、固相率等的变化特征及其对铸锭缩孔的影响,探讨了铸锭缩孔缩松随浇注温度的变化规律。结果表明,镍基高温合金感应锭凝固过程中,在铸锭纵向方向上,铸锭上部合金温度低,下部合金温度高,铸锭未实现从底部到顶部(浇口)的顺序凝固,铸锭端部的“V”形一次缩孔较深。在充型阶段,浇注温度的变化对合金流动的最大速度及合金液面波动的影响较小;在凝固阶段,降低浇注温度减小了铸锭下部的高温区域,能在一定程度上减小铸锭端部的一次缩孔深度,但由于其未能使铸锭在纵向方向上实现顺序凝固,因此降低浇注温度并不能显著减小铸锭端部的一次缩孔深度。另外,浇注温度的变化对铸锭内部缩松的影响较小。     

铸件凝固进程的数值模拟

科学预测表明:铸造工艺CAD是凝固充填数值模拟发展的必然结果。今后一个时期内,CAD将成为铸造生产中强有力的技术竞争工具。本文用数值计算方法模拟计算铸件的动态温度场;采用临界固相率(fs=66％)来预测铸件缩孔缩松的大小和位置;用高级BSICA状态下的图象显示功能,以不同的颜色表示各单元的固相率变化,较逼真地反映了铸件的凝固过程和缺陷产生的情况。     

CAE数值模拟在铸钢车轮件铸造中的应用

应用华铸CAE铸造工艺分析软件对铸件凝固过程进行数值模拟,通过计算机直接观察其充型与凝固过程,预测铸造缺陷的部位及其大小,根据缺陷优化调整工艺,制定出最佳工艺方案,生产出合格的铸件。     

凝固过程数值模拟技术在铸钢轧辊中的应用

本文介绍了铸造过程模拟优化CASTsoft系统,并对铸钢轧辊凝固过程中的温度场和应力场进行了模拟计算,对铸件整个凝固、冷却过程中的热裂、冷裂倾向性进行预测。温度场计算表明轧辊凝固过程中补缩通道发生变化。轧辊应力场模拟包括铸件凝固、冷却及落砂后冷却整个过程。以凝固过程中准固相区的等效应力与强度的比值分布规律为依据,对该铸件的缩孔、缩松区域进行了预测,给出了危险区的位置。通过对模拟结果与实际铸钢轧辊检测数据对比,进一步优化了铸造工艺,提升了收得率。     

铜合金铸锭典型缺陷产生的原因及解决办法

总结了铜及其合金铸锭生产中产生的偏析、气孔、缩孔与缩松、夹杂、裂纹及冷隔等几种典型缺陷,并分析了这些缺陷产生的原因,探讨了相应的解决方法。     

FLOW-3D V9.3铸造数值模拟技术之消失模铸造仿真

为了实现FLOW-3D V9.3消失模铸造模拟仿真,用基本消失模模型、重力用户模型及重力-排气能力用户模型对竖直板铸件分别进行了消失模数值模拟,并与该铸件充型实验结果进行了比较.研究结果,重力-排气能力用户模型金属液充型流动形态和时间与实验结果具有较高的吻合度.结果表明,FLOW-3D V9.3经二次开发能较好地模拟消失模铸造过程.     

球墨铸铁件常见缺陷的分析与对策

本文对球墨铸铁件生产中常出现的缩孔、缩松、夹渣、皮下气孔、球化衰退与球化不良等缺陷的影响因素进行了详细分析，并根据生产的实际情况提出了一些有效的防止措施。