炉排片熔模铸造充型与凝固过程的数值模拟及验证

基于有限元直接差分的方法.对炉排片熔模铸造充型过程流场的分布和凝固过程温度场的变化进行数值模拟,预测铸造过程中缩孔、缩松缺陷产生的位置,解释了这些缺陷产生的原因.通过对实际炉排片铸件取样及其在光学显微镜下微观组织的观察,对模拟结果进行了进一步的验证.     

基于Procast软件的熔模铸造计算机模拟

介绍了Procast软件在熔模铸造中的一些应用实例，应用表明铸造模拟软件Procast能够预测熔模精密铸件在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，指导实际熔模精密铸件生产。采用的模拟方法和步骤对其它铸造工艺的确定有借鉴作用。     

重型燃气轮机叶片熔模铸造过程数值模拟

随着重型燃气轮机的日益发展,对于叶片的热强性提出了极为苛刻的要求。重燃叶片形状复杂且厚大,叶身部位为复杂内腔的薄壁结构,极易出现缩孔、缩松缺陷。为了研究缺陷形成规律,改进其工艺方案,基于有限元法,对充型、凝固过程中的流场、温度场演变及缩孔、缩松形成过程进行了仿真。计算结果显示,原有工艺充型过程中液流有可能在叶盆中部汇合,容易在此处形成卷气。由于榫头上部内浇道较薄,先凝固,造成从冒口向榫头下部的补缩通道阻塞,两种浇注系统均在榫头部位出现缩孔或缩松。对相应工艺进行了实际浇注,试验得到的缩孔、卷气情况与模拟结果吻合。为避免缺陷,应改进原来的浇注系统,在合适的位置设计较大的内浇道。     

碎纸刀熔模铸造充型凝固过程数值模拟

熔模铸造薄壁复杂零件时,由于工艺参数选择不当,常常导致铸件出现缩松、裂纹和变形等缺陷,降低了成品合格率。针对熔模铸造工艺参数多且又相互影响的特点,运用有限元法对铸造过程进行数值模拟,研究各个工艺参数对铸造质量的影响,预测可能会出现的铸造缺陷,确定最佳工艺方案。以碎纸刀为例,介绍了熔模铸造充型凝固过程温度场和应力场的分布情况,研究合金充型速度对熔模铸造质量的影响。     

数值模拟技术在熔模铸造生产中的应用实践

采用华铸CAE/InteCast铸钢模块进行熔模铸造过程模拟运算,并将结果与实际铸造情况进行对比。采用Pidex三维建模,根据优化算法获得了特定生产工况下的物性参数和界面参数,根据组合参数数据库进行两种零件在各自工况下的多种工艺方案运算,并进行生产验证。结果表明,特定工况下的参数符合实际情况。     

重型燃机叶片熔模铸造过程的数值模拟

采用Procast软件模拟计算重型燃机叶片熔模铸造过程的温度场,对凝固过程进行了分析,研究了不同的浇注温度对叶片缩松的影响.结果表明,随着浇注温度提高,叶根、叶身处缩松均减少.通过在型壳适当的位置加冷铁、包裹保温棉,可以显著地减少叶片的缩松.对模拟得到的较优工艺进行试验验证,叶片缩松的位置、变化规律与模拟结果相吻合.     

熔模铸造过程数值模拟--国外精铸技术进展述评(11)

20世纪90年代以来，国外一大批商业化铸造过程数值模拟软件的出现，标志着此项技术已完全成熟并进入实用化阶段，有相当一部分已成功地用于熔模铸造。其中，AFSolid（3D）（美国）、PASSAGF／POWERCAST（美国）、MAGMA（德国）、PAM-CAST（法国）、ProCAST（美国）等最具代表性。尤其值得一提的是由美国UES公司开发的ProCAST和美国铸造师协会（American Foundrymen’s Society）开发的AFSolid（3D），它们代表了2种不同类型的软件系统。     

重型燃气轮机叶片熔模铸造凝固过程数值模拟

建立了重型燃气轮机叶片真空熔模铸造凝固过程的数理模型,对不同工艺下凝固过程的温度场、糊状区演变及缩孔、缩松形成过程进行了仿真,研究了缺陷形成规律.结果显示,原有工艺下,两种浇注系统均在榫头部位出现缩孔或缩松,与实验结果吻合.采用定向凝固工艺可以避免重燃气轮机叶片产生铸造缺陷.     

基于ProCAST的叶轮熔模铸造凝固过程数值模拟

运用ProCAST铸造模拟软件对某型叶轮铸造工艺过程进行了数值模拟,分析了在温度场下型壳初始温度对铸件缺陷的影响和在应力场下浇注温度、浇注速度对铸件有效应力的影响,并进行了相关的实验验证.结果表明:当型壳预热温度达到400℃时,可以消除叶轮内部的缩孔、缩松缺陷;适当地增加浇注温度,可以降低铸件的有效应力,得到质量良好的铸件.     

γ—TiAl增压涡轮熔模铸造过程数值模拟研究

根据熔模型壳离心浇注的铸造工艺特点，建立了γ－TiAl增压涡轮凝固传热过程的数值模型，推导了离心压力下γ－TiAl金属间化合物的凝固收缩和补缩过程数学模型，模拟计算了γ－TiAl增压涡轮铸件的温度场和收缩缺陷，结果表明，模型能可靠计算γ－TiAl增压涡轮铸件凝固过程的温度分布和准确预测铸件的收缩缺陷，数值模拟结果与实验结果吻合良好，数值模拟结果证实了前期工作所提出的进一步减少及消除收缩缺陷的优化工艺措施的合理性。     

镁合金薄板快速铸轧过程有限元仿真研究

为了研究铸轧工艺参数对AZ31镁合金薄板快速铸轧过程温度场和热应力场的影响,基于铸轧区板坯的对称性建立了纵截面1/2的二维几何模型;选择了基于热弹塑性增量理论的热应力控制方程;采用大型通用有限元分析软件ANSYS对镁合金快速铸轧过程中的铸坯温度场和热-应力场进行了仿真分析,并就不同工艺参数(浇注温度、接触界面换热系数、铸轧速度)对铸坯温度和应力的分布及其相变区的影响进行了研究。仿真结果增强了对镁合金快速铸轧过程相变区温度变化和热裂产生机制的理解,为快速铸轧工艺参数的优化提供了依据。     

Numerical simulation of semisolid continuous casting process

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＳｅｍｉｓｏｌｉｄｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇ(ＳＣＣ)ｉｓｓｔｉｌｌｉｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｓｔａｇｅｉｎＣｈｉｎａ[1～ 3] .Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ,ｍａｎｙｐｒｏｂｌｅｍｓａｒｅｎｅｅｄｅｄｔｏｂｅｅｘｐｌｏｒｅｄｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｌｙ .Ａｍｏｎｇｔｈｅｍ ,ｔｈｅｂｒｅａｋａｇｅａｎｄｂｒｅａｋｏｕｔａｒｅｔｈｅｋｅｙｂｌｏｃｋｓｔｏｌｉｍｉｔｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓ.Ｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｃｏ…     

Numerical simulation of dendrite growth in Ni-based superalloy casting during directional solidification process

An understanding of dendrite growth is required in order to improve the properties of castings. For this reason, cellular automaton?finite difference (CA?FD) method was used to investigate the dendrite growth during directional solidification (DS) process. The solute diffusion model combined with macro temperature field model was established for predicting the dendrite growth behavior. Model validation was performed by the DS experiment, and the cooling curves and grain structures obtained by the experiment presented a reasonable agreement with the simulation results. The competitive growth of dendrites was also simulated by the proposed model, and the competitive behavior of dendrites with different misalignment angles was also discussed in detail. Subsequently, 3D dendrites growth was also investigated by experiment and simulation, and both were in good accordance. The influence on dendrites growth of initial nucleus was investigated by three simulation cases, and the results showed that the initial nuclei just had an effect on the initial growth stage of columnar dendrites, but had little influence on the final dendritic morphology and the primary dendrite arm spacing.     

浇注过程中铝液泄漏的数值模拟

建立模拟铸造过程中铝液泄漏的模型以预防爆炸,包括瞬态溜槽流动,孔口出流和扩散。将仿真数据和理论计算结果进行比较,验证该模型的适应性和准确性。即使改变混合炉中铝液高度和出口半径,铝液在浇注过程也不会发生泄漏。溜槽中的铝液以波浪状的形式向前移动并引起泄漏,泄漏铝液在地面上的扩散呈长条状,铝液泄漏量和扩散面积随着混合炉中铝液高度的增大而增大。     

Numerical simulation for thermal flow filling process of casting

The solution algorithm （SOLA） method was used to solve the velocity and pressure field of the thermal flow filling process, and the volume of fluid （VOF） method for the flee surface problem. Since the ＂donor-acceptor＂ rule often results in the free interface vague, the explicit difference method was adopted, and a method describing the flee surface state at 0〈F〈 1 was proposed to deal with this problem. In order to raise the computation efficiency, such algorithms were investigated and invalidated as： 1） internal and external area separation simplification algorithm; 2） the reducing necessary search area method. With the improved algorithms, the filling processes of the valve cover castings with gravity cast and an up cylinder block casting with low-pressure cast were simulated, the simulation results are believable and the computation efficiency is greatly improved. The SOLA-VOF model and its difference method for thermal fluid flow filling process were introduced.     

箱体低压铸造过程的数值模拟

以计算流体力学和计算传热传质学作为理论基础,利用大型模拟软件ANSYS对箱体的低压铸造过程进行了数值模拟,分析了铝合金在低压铸造充型过程中的流场以及凝固过程中的温度、固相分数的分布情况,预测铸件可能出现的缺陷,为优化铸造工艺和模具设计提供参考。     

金属板材单点渐进成形过程的数值模拟

利用有限元软件LS_DYNA模拟金属板材单点渐进成形过程。并利用LS_DYNA的显式求解器分析当压头压下时,不同压头半径条件下,压头与板材接触区域的应力分布。根据对模拟数据的分析比较,讨论不同压头半径对板材成形时的影响。     

电子束冷床熔炼TC4钛合金连铸凝固过程数值模拟

利用PROCAST有限元软件对电子束冷床熔炼TC4钛合金连铸凝固过程进行数值模拟,研究不同工况条件下的温度场分布规律、熔池形状以及组织分布特征.结果表明:在相同的浇注温度条件下,随着铸造速度的增加,熔池加深,糊状区域变浅,初生枝晶半径和二次枝晶臂间距逐渐增加,凝固组织变得粗大.而在铸造速度相同的条件下,随着浇注温度的提高,过热度增大,熔池加深,糊状区域变浅,合金的晶粒尺寸增大.在本实验条件下,选择铸造速度10 mm/min以及浇注温度1 760 ℃作为最佳工艺参数,这有利于在保证较高生产效率的同时,获得组织细小、冶金质量优良的钛合金铸锭.     

Computer simulation of investment casting processes

The role of computer simulation in the investment casting process is expanding, and applications to the determination of process conditions and part design are now being explored more fully. Simulations can be used for grain size control, alloy selection, and predicting hot cracking and shrinkage. Additional leverage can be generated through the use of electronic data to assist in tooling, and through feedback to the design engineer, facilitating geometric design changes that are both cost- and time-effective from a casting perspective.