水模拟浇注系统实验台设计与分析

l引言浇注系统是铸造工艺中的一个重要环节,它与铸件质量好坏密切相关。研究浇注系统的方法有多种,其中以水力模拟法最简单。国内外学者用水模拟来揭示液态金属在浇注系统中的流动规律、流量分布、能量损失、流量系数及金属充填过程中有关铸造缺陷形成的机理。但由于浇注实验     

低压铸造中充型过程的水模拟研究

采用水模拟试验研究了工艺参数对低压铸造充型品质的影响。结果表明,随着加压速度的增大,升压-保压阶段拐点处液面波动振幅增加;而动力粘性系数增大,波动振幅反而减小。随着加压速度的增加,无论排气孔的面积有多大,液面上升延迟时间都有增加的趋势;型腔内背压逐渐增大,液面上升延迟时间逐渐增加。液面上升延迟时间随进气阻力增加而增加,进气阻力过大明显降低充型质量。     

低压铸造升液管优化的水模拟

用水模拟低压铸造中的合金液，研究了升液速度、升液管结构尺寸对充型流动形态的影响。结果表明，型腔有效截面积S4一定时，升液管内径D1较大有利于低压铸造实现快速平稳充型。当D1〈5．0cm时，升液管内截面积S1与升液管出口截面积S2比值应小于1．6；型腔有效截面积S4与升液管出口截面积S2比值对充型流动形态的影响比升液管结构的影响显著，S4：S2应小于40。当Dt〉5．0cm时，S1：S2应小于3，升液管结构的影响变得重要，可采用适当锥度的锥形口来优化升液管的结构。一般S4：S2应小于25。     

垂直缝隙式浇注系统充型特性的理论分析及模拟研究

基于相似理论建立了垂直缝隙式浇注系统充型过程的流体力学模型,并对低压铸造条件下利用此类浇注系统生产圆筒铸件时的充型状态进行了水模拟和数值模拟研究。结果表明,垂直缝隙式浇注系统难以实现平稳的逐层顺序充填效果,在充型初期液体首先沿立筒上升一段距离,并以类似顶注的方式进入铸型,容易导致液面翻腾和气体卷入,并在型腔中产生环流现象,造成铸型局部过热使得凝固温度场分布不合理,从而严重恶化铸件质量。     

浇注系统水模拟试验的可行性分析

根据液态合金充型流动的特点和相似理论,分析了浇注系统水模拟试验的可行性,为浇注系统水模拟试验提供了依据。     

海豚直升机镁合金主机匣铸件充型过程的数值模拟

利用MAGMA软件分别对海豚型直升机主机匣铸件的低压铸造和重力铸造的充型及凝固过程进行数值计算,并对低压铸造方案的数值模拟结果进行试验验证。结果表明,应用低压铸造有利于减少主机匣铸件的氧化夹渣、缩孔及缩松等缺陷。     

ZL114A横梁铸造数值模拟及工艺优化

针对铝合金横梁进行结构分析,并设计了铸造工艺。利用AnyCasting软件对铸造过程进行模拟仿真,分析了冒口及冷铁位置对铸件凝固过程和缺陷产生概率的影响规律,据此对铸造工艺进行了优化。结果表明,当充型温度为710℃,充型速度为115 mm/s时,铸件内部的温度分布均匀、整体缺陷产生概率较低,但由于铸件壁厚较薄且内部结构复杂易在多个位置产生热节,特别是铸件工作表面阶梯区域以及肋板与壁面的连接位置,而这些位置在凝固过程中出现缩松缺陷的概率也较大。根据模拟结果进行了针对性的工艺优化,以冒口处引出补贴的方式消除铸件侧壁缺陷,并在底部放置冷铁。优化后的方案使缺陷产生的概率显著降低。     

低压铸造充型过程水模拟速度场可视化技术

以物理模拟技术、图像处理技术和计算机技术为基础,采用水模拟计算机可视化技术,观察和记录液体充型过程的图像信息。运用数字视频处理中的运动补偿技术对获取的流动状态图像进行分析,对低压铸造水模拟充型过程的二维速度场进行了计算,建立了量化的流动场。实现了铸造充型过程水模拟技术的量化分析。     

铸造工艺性能参数综合试验台的研制

论述了铸件工艺性能综合试验台的构思和构造，对各主要结构部分进行了较详细的描述，同时还设计了计算机六路数据采集曲线打印系统。该试验台构思新颖，结构紧凑，使用方便，测试精度高。     

阶梯式浇注系统分层注入功能的水模拟试验

采用水模拟试验的方法，对2类阶梯式浇注系统的充型特点和分层注入功能进行了研究，认为阶梯式浇注系统不能实现著名学者Hall设想的分层注入方式。     

纯高压水射流除锈喷嘴的数值模拟及优化试验研究

利用FLUENT对3种目前常用于工业管道内壁高压水射流除锈的锥形、圆柱形和锥直形喷嘴的水射流流场进行数值模拟分析,然后对射流流场特性最好的喷嘴型式采用正交试验得出其最佳结构尺寸。结果表明:锥直型喷嘴的水射流流场特性最好,流体速度在喷嘴收缩段迅速增加,在水平过渡段出现等速流核区,在半径方向上的径向速度无明显波动,更利于除锈;喷嘴锥直形长度L为17 mm,水平过渡段长度l为6 mm,喷嘴直径d为1 mm,收缩角α为16°除锈效果最优。     

铸渗质量及其影响因素的研究

利用正交试验方法，研究了浇注温度，铸件模数，膏块的合金配比厚等等工艺因素对铸渗质量的影响规律。指出影响铸渗层质量的主要因素是浇注温度和膏块的合金配比，合理选用粘结剂，用机械高压成形制取膏块是改善铸渗质量的有效措施。     

基于拟水平正交实验法的磨料水射流切割性能研究

磨料水射流切割作为一种新型的冷切割技术,凭借较强的切割能力和良好的切割质量,越来越多的应用到工程领域中。为了探究不同切割参数对磨料水射流切割性能的影响,采用拟水平法设计实验方案,进行钢板切割实验。实验结果表明:射流的切割能力与泵压和切割转速成正相关,喷嘴直径和切割靶距存在一个最佳范围,堆积作用和淹没状态都对切割性能有不同程度的影响。     

基于粗糙集与神经网络集成的制造过程质量诊断技术研究

结合粗糙集理论和神经网络在信息处理方面的优势,建立了一个基于粗糙集理论和神经网络结合的机械制造过程质量诊断模型;并以42CrMo轴高硬度磨削工序为例分析各因素对其粗糙度的影响程度,表明可以简化网络训练样本,优化神经网络结构,提高质量诊断效率,验证了模型的可行性与有效性。     

净水器端盖注射模设计

以某净水器端盖注射模设计为例,分析了净水器端盖的结构特点,增大了主流道角度,设计了S形分流道及侧浇口,采用侧抽芯机构解决了塑件侧面多处槽孔的脱模难题,采用了托针及镶针顶出机构、更好地推出塑件,采用循环式的冷却水路方式、保证了模具温度在合适范围,从而实现塑件的批量生产。通过优化模具的浇注系统、推出系统及冷却系统,为同类塑件提供经验参考。     

金属型铸造模具水冷工艺试验

对低压铸造铝合金车轮模具的水冷效果进行了测试,对比了风冷工艺与水冷工艺对铸件各部位材料性能和金相组织的影响。由水冷工艺的模具温度梯度变化,得到了提高铸件质量和生产效率的相关数据,为铝车轮低压铸造水冷却工艺的应用提供了基础技术积累。     

中速磨煤机磨辊的研制

针对广州钢铁集团公司热电厂中速磨煤机磨辊使用寿命较短的情况,分析磨辊的磨损失效机理,提出适合磨辊使用工况的选材依据,试制一种新型高硬度高铬铸铁磨辊,宏观硬度62～64HRC.结果表明,该铸铁抗磨损性能优异,其磨辊使用寿命提高1.6～2倍.     

低压差压调压一体化反重力铸造装备技术研究

低压铸造、差压铸造及调压铸造等反重力铸造装备技术已在实际生产中得到广泛应用,但多数此类设备功能单一,无法在同一台设备上实现多种功能。本文作者通过对设备主体、多功能气路控制系统、电控系统的结构设计,以及高性能数字式组合阀及相关控制软件等关键技术的研发,完成了低压铸造、差压铸造及调压铸造一体化反重力铸造装备技术的研究。生产实践证明,该装备技术不仅可满足多元化铸件产品的研制与生产,且具有压差控制精度高、操作安全可靠等特点。     

Manufacture technique of semi-solid slurry of hypoeutectic Al-Si alloy by low superheat pouring and weak electromagnetic stirring

Semi-solid metal (SSM) process is a relatively new technology that offers distinct advantages over other near-net-shape casting processes, such as a more homogeneous microstructure, less porosity and segregation, and improved mechanical properties[1-3]. SSM can be divided into thixoforming and rheoforming, in which rheoforming is usually advantageous from the point of view of an energy and cost saving when compared with thixoforming, so rheoforming has been paid attention again by engineers i…