Niyama判据预测大型铸钢件旋回破碎机横梁缩孔缩松缺陷

针对大型铸钢件旋回破碎机横梁在铸造生产过程中存在的缺陷问题,利用Pro CAST模拟软件,对特大型旋回破碎机横梁铸件进行了凝固过程的数值模拟,分析了横梁纵向剖面8个关键位置的温度变化曲线,归纳出冷却速率的变化趋势。同时根据Niyama判据预测铸件中产生缺陷的位置。在此基础上,对原铸造工艺方案进行改进,即在发热冒口的底部添设补贴。经过模拟结果对比表明:改进后的工艺有效的增加了冒口补缩距离,Niyama判据满足不形成缩松缩孔的临界值要求。避免了在铸造时缩松缩孔缺陷的产生。模拟实验结果与实际生产相符。     

旋回破碎机上机架厚大部位缩孔与缩松的模拟

针对大型铸钢件旋回破碎机上机架铸造生产过程中存在的缺陷问题,利用Pro CAST模拟软件中临界固相率对厚大部位的凝固过程进行模拟分析,从而判断出缩孔产生的热节区位置;同时基于Niyama判据预测了冒口补缩区域缩松缺陷的产生。在此基础上,修改原工艺设计方案,即将原设计的一个暗冒口改为两个对称分布的暗边冒口。模拟结果表明,改进后的工艺满足顺序凝固条件,消除了孤立的热节区域,Niyama判据满足不形成缩松的临界值要求,避免了缩孔缺陷的产生。模拟实验与实际生产吻合较好。     

精密铸造三级动叶片缩松和缩孔缺陷的预测

采用SolidEdge造型软件和SRIFCast网格剖分软件作为前处理平台 ,实现了三级动叶片三维实体造型及非均匀网格的自动剖分。开发了铸件三维充型过程流体流动与传热的耦合模拟计算机程序。利用XUE判据和Niyama判据对三级动叶片凝固过程中缩松和缩孔缺陷的出现位置进行了预测。结果表明 :XUE判据能够准确预测三级动叶片铸件中缩松和缩孔缺陷出现的位置 ,对实际生产有一定的指导意义。     

基于ProCAST软件的大型铸钢件缩孔缩松预测判据及铸造工艺优化

对建筑用大型铸钢件的缩孔缩松分布情况进行分析和研究,利用ProCAST软件对大型铸钢件Niyama判据临界值,进行了数值模拟预测,并得出判据临界值的范围。结果表明,当铸件单元判据值小于临界值时,则可能出现缩松。最后以某大型机架铸件为例,对两种工艺方案进行了比较优化,得到大型铸钢件机架的优化工艺方案。     

Niyama缩松判据在华铸CAE动态图形模块中的实现

介绍华铸CAE动态图形模块建模的理论基础和Niyama缩松判据,以及Niyama缩松判据在新模块中的实现,并把计算数据以可视化的方式高速表现出来,画面真实直观,显示透彻动感,操作直接方便.     

液态金属静压力对缩孔缩松判据的影响

大多数缩孔缩松判据都忽略了液态金属静压力的影响,因此对液态金属静压力较大的铸件的缩孔缩松预测不够准确。针对这一问题,通过对铸件缩孔缩松判据———时间梯度法(Xue判据)的改进,将液态金属静压力P0引入到缩孔　>Ck,与实验缩松判据中,建立了时间梯度法与液态金属静压力之间的关系。新的缩孔缩松判据可表示为P0 80　·Gτ/τ0 6结果对比表明,预测结果与实验结果吻合,比原缩孔缩松判据预测结果更加准确。     

利用Niyama判据预测离心铸造轧辊缩孔缩松缺陷

采用有限元法建立模型,利用等价比热法处理相变潜热,对大型离心铸造轧辊浇注及冷却过程的温度场进行了数值模拟.通过计算轧辊各部位的温度梯度和冷却速度,利用新山英辅(Niyama)判据,对轧辊各部位出现缩孔缩松缺陷的趋势进行了预测,其结果与生产实际相吻合.     

钢锭中缩孔与缩松缺陷的研究现状及进展

近几十年来,研究者对钢锭铸造过程中缩松和缩孔缺陷进行了预测和控制研究。阐述了钢锭中缩松和缩孔缺陷分布形式和形成机理,总结了多种预测缩松、缩孔分布的判据,介绍了缩松、缩孔缺陷的控制措施。对钢锭缩松、缩孔形成判据的发展进行了展望,并对缩松、缩孔缺陷的控制难题进行了归纳。     

铸件缩松缩孔判据G／的理论基础及应用

通过对铸件凝固过程数值模拟中缩孔、缩松判据的理论推导，得出判据的理论公式为或并对其物理意义进行了讨论，使该式两端满足了量纲上的要求，从理论上解决了由成分偏析的影响造成缩孔、缩松预测的偏差问题。如果结合偏析的数值模拟，用该理论公式可望精确预测铸件缩孔、缩松，为铸件缩孔、缩松完全定量化预测提供了理论基础。生产验证表明，用该判据公式预测缩孔、缩松，与实际铸件解剖分析结果吻合相当好。     

铸钢件缩孔缩松预测的试验研究

综合冶金和工艺的影响因素对铸钢件缩孔缩松进行了试验研究，确定了判据的临界值。用等效液面收缩量法模拟一次、二次缩孔的形成，用方法预测缩松的形成。结果表明，综合采用等效液面收缩量法和方法，可以准确地预测铸钢件内部缩孔缩松的形状、大小和分布范围。     

Prediction of Hot Tearing Using a Dimensionless Niyama Criterion

The dimensionless form of the well-known Niyama criterion is extended to include the effect of applied strain. Under applied tensile strain, the pressure drop in the mushy zone is enhanced and pores grow beyond typical shrinkage porosity without deformation. This porosity growth can be expected to align perpendicular to the applied strain and to contribute to hot tearing. A model to capture this coupled effect of solidification shrinkage and applied strain on the mushy zone is derived. The dimensionless Niyama criterion can be used to determine the critical liquid fraction value below which porosity forms. This critical value is a function of alloy properties, solidification conditions, and strain rate. Once a dimensionless Niyama criterion value is obtained from thermal and mechanical simulation results, the corresponding shrinkage and deformation pore volume fractions can be calculated. The novelty of the proposed method lies in using the critical liquid fraction at the critical pressure drop within the mushy zone to determine the onset of hot tearing. The magnitude of pore growth due to shrinkage and deformation is plotted as a function of the dimensionless Niyama criterion for an Al-Cu alloy as an example. Furthermore, a typical hot tear “lambda”-shaped curve showing deformation pore volume as a function of alloy content is produced for two Niyama criterion values.     

半固态铝合金压铸充型凝固过程数值模拟研究

采用有限元数值分析软件对铝合金转向泵支架的牛顿流体和半固态流体压铸成形过程以及凝固分数变化过程进行数值模拟与分析,基于模拟结果和新山判据,对可能出现的铸造缺陷进行预测.模拟结果表明:与牛顿流体相比,铝合金半固态流体充型更加平稳.半固态流体凝固过程中,铸件温度呈现顺序凝固的趋势,铸件内部能得到冒口的及时补缩,有助于铸型中的气体的排出和铸件成形质量的提高.     

基于热场的铝合金电子束焊缝余高数值模拟

文中基于熔池凝固收缩和补缩理论开发了临界固相率与Niyama判据相结合的余高判据式程序,并采用它对20 mm厚2219高强铝合金未熔透电子束焊焊缝余高产生原因进行了模拟探索和试验验证. 结果表明,焊缝的中上部区域存在有大量凝固阶段未收缩的疏松间隙,这些间隙体积的存在导致了焊缝表面余高的形成. 通过计算和与试验件对比可知,模拟得到的余高尺寸和焊缝体积膨胀率误差分别在11%和23.67%左右,可见采用余高判据式程序能够对焊缝余高的产生进行合理地数值预测.     

铝合金汽车缸盖的缩孔缩松缺陷数值模拟分析

采用华铸CAE软件对铝舍金缸盖的缩孔缩松缺陷进行模拟分析和工艺优化,经过小批量的生产试验,得到3种铸造工艺的缩孔缩松的大小和分布情况。结果表明,实际的铝舍金缸盖的缩孔缩松分布与华铸CAE软件模拟的结果基本吻合,优化的第2种铸造工艺产生的缩孔缩松最少,且分布最合理,废品率可降至10％左右,能满足生产需要。     

2219铝合金电子束堆焊凝固缺陷的模拟预测

铝合金电子束堆焊焊缝根部缩孔是一种特种焊接缺陷,它会导致应力集中诱发裂纹产生,显著降低焊件承载能力,必须给予足够重视.文中主要借助于ANSYS有限元软件的APDL二次开发编程语言,将匙孔模式焊接热源模型与枝晶间渗流理论和Niyama判据相结合,提出了一套基于温度场的凝固收缩判据程序,并应用它成功模拟预测了非熔透2219铝合金电子束堆焊件的根部缩孔缺陷.结果表明,通过模拟手段得到的缩孔缺陷沿焊缝熔深方向误差为8.76%,沿焊缝熔宽方向误差为13.28%,与试验对比件基本吻合,验证了缺陷判据程序的正确性和实用性.     

铝合金下壳体压力铸造充型与凝固过程的数值模拟

利用ProCAST软件对铝合金压铸件下壳体充型、凝固过程进行了数值模拟,得到了速度场、温度场的分布和变化规律.据此提出了减少缩孔、缩松数量的优化方案.结果表明,降低浇注温度、增大压射比压,降低模具预热温度都能够有效控制缩孔、缩松的数量.按照优化后的压铸工艺参数生产出了合格的铸件.     

大型铝合金薄壁件低压铸造工艺研究

采用有限元模拟仿真软件结合正交试验方法,对铝合金汽车座椅骨架低压铸造工艺进行数值模拟,研究了低压铸造加压工艺参数对铸件缩松、缩孔、充型及凝固规律的影响。结果表明,当充型时间为1.5s、增压压力为7kPa及保压时间为100s时,铸件缩孔、缩松率最小,且成形质量最佳。     

大型铝合金薄壁件低压铸造工艺模拟

采用有限元模拟仿真软件结合正交实验方法,对铝合金汽车座椅骨架低压铸造工艺进行数值模拟,研究了低压铸造工艺参数对铸件缩松缩孔、充型及凝固规律的影响。模拟结果表明,当浇注温度为720℃、充型加压速率为920Pa／s及模具预热温度为380℃时为最佳工艺参数,铸件缩孔孔隙率最小,且成形质量最佳。     

钢锭铸锻一体化开坯工艺数值模拟

针对13 t的12Cr2Mo1V钢锭开坯后探伤不合格问题,提出了铸锻一体化开坯数值模拟分析方法。首先在THERCAST软件中完成钢锭的浇铸和凝固过程的仿真分析,然后通过数据共享将铸造数据结果导入到锻造分析软件FORGE中,完成最终的开坯仿真分析。分析表明:通过铸锻一体化开坯数值模拟分析方法,有效地预测了锻件疏松出现的部位。钢锭最初的疏松出现在中心部位,其Niyama值较大,随着锻造过程的进行,中心部位的疏松区域逐渐消失,其Niyama值变小。通过调整开坯过程的重要工艺参数,如锻造比、相对送进量、温度控制等,制定合理的开坯工艺来减轻或消除疏松、缩孔影响,使显微空隙及疏松通过锻压焊合。     

铝合金铸件中的凝固缺陷形成机理及预测

孔洞与热裂是铸件在凝固过程中最常遇到的典型缺陷。两者均形成于合金凝固末期,与液相补缩不足相关,但又有各自的形成机理。铝合金熔体对氢气有很大的溶解度,凝固过程中又因为溶解度的剧降而析出。孔洞是液相中过饱和的气体压力与凝固收缩引起的压力降共同作用的结果。热裂则是在凝固末期由于铸件收缩受阻而产生的应力以及液相补缩不足而导致的,其不仅与合金性质、铸造条件有关,并且受铸件形状的影响。文章基于近年来该方面的理论研究成果,总结了关于孔洞与热裂的形成机理以及几种目前所应用的经典预测模型,并对这几种模型的理论基础以及所考虑的关键参数进行了分析与讨论,在此基础上提出了未来新模型的研究方向和亟需解决的关键问题。