高温合金扩压器整体精铸过程的数值模拟及工艺优化

为了完成某航空发动机扩压器部件的整体精密铸造,提高铸造的合格率,降低铸造成本,采用ProCAST数值模拟技术对铸造过程进行了模拟.模拟结果表明:当型壳采用保温毡包裹,保温温度为1 050℃时,铸件下端加强筋附近出现了分散状的缩松;对出现疏松的部位采用铁砂制备型壳,熔注时型壳下部采用河砂保温,型壳上部仍然采用保温毡进行保温,保温温度改为1 100℃,模拟出铸件加强筋部位的疏松缺陷减少,甚至消失.实物熔注结果表明,采用ProCAST软件对扩压器铸件精铸工艺参数的模拟结果与实物浇注缺陷吻合.     

基于ProCAST软件的机械传动上箱体铸造工艺设计

在机械传动上箱体铸造的工艺设计过程中,通过ProCAST软件对铸造过程中的充型环节和凝固环节进行模拟,能够使得机械传动上箱体铸造工艺设计方案得以优化,进而有针对性的改进工艺设计中的不合理的地方,有效的避免了铸件缩孔、缩松等问题的产生,对于机械传动上箱体铸造具有重要的价值和意义,不仅能够提升经济效益,还能够有效的节约资源...     

ProCAST软件在铸造凝固模拟中的应用

为研究铸造工艺对铸件质量的影响,利用计算机进行了铸件的凝固模拟.介绍了有限元软件Pro-CAST的组成模块、功能以及应用,在应用实例中利用ProCAST软件模拟预测了铸件砂铸工艺中产生的宏观缩孔缺陷.研究表明:铸件中存在模拟预测的宏观缩孔缺陷;对浇注系统和冒口设置参数进行了优化,优化后的工艺提高了铸件产量,降低了成本;模拟结果表明,铸造模拟软件ProCAST能够准确地预测铸件在充型凝固过程中可能产生的缺陷.     

数值模拟在单晶高温合金熔模铸造中的应用

由于单晶高温合金消除了晶界这一高温薄弱结构,已成为航空发动机首选的热端部件材料。为了满足航空发动机对推重比和涡轮燃气温度的更高需求,新型单晶高温合金中添加了越来越多的Re、Ru等难熔元素,致使单晶制备过程中缺陷形成倾向显著提高,研制周期和研制成本明显增加,严重限制了单晶高温合金的产业化应用。近年来,随着计算方法和熔模铸造技术的发展,数值模拟在单晶高温合金制备领域中得到了越来越广泛的应用,已成为减少单晶铸造缺陷,获得高质量单晶铸件的重要手段。以商用铸造模拟软件Procast为例,对单晶高温合金定向凝固过程的温度场分布和组织演化进行了分析,综述了数值模拟在单晶熔模铸造研究中的应用现状。首先,介绍了数值模拟中的前处理过程,即几何建模、网格划分等,强调了前处理过程的注意事项。随后,根据已有文献,分析了数值模拟技术在研究温度场和晶粒组织演化过程的作用。最后,指出数值模拟技术在单晶高温合金熔模铸造领域进一步发展需要解决的问题。     

ESI集团向市场推出新版铸造模拟软件ProCAST 2006

ESI集团（ESIN FR0004110310）向市场推出了新版铸造模拟软件ProCAST 2006，这是用于有限元铸造模拟的明星软件。最新的2006年版本软件的新颖之处在于网格的划分和处理能力，以及在模拟性能方面的很多改进。ProCAST模拟软件的功能包括自动网格生成，考虑辐射效应的热分析，模具填充的流动分析，考虑高级冶金现象的热流动和应力联合分析。新版本软件有三项重大改进。     

铝合金端盖件压铸工艺的数值模拟

运用铸造模拟软件Procast对一模四腔的A356铝合金压铸零件进行数值模拟,分析铸件的充型凝固过程,预测缺陷。结果显示：在压射速度为2．5m／s,浇注温度为650℃,模具温度为240℃的条件下四腔同时充填,充型平稳,排气良好,得到充型完整、无缩松缩孔、气孔倾向小的铸件。     

基于ProCAST的制动铸件精确成形数值模拟与工艺提升

目的 针对排气制动阀铸造工艺控制不当会产生缺陷这一问题,结合模拟分析,提出合理的铸造工艺方案,以减少铸件缺陷。方法 基于ProCAST软件对蝶阀阀体铸造工艺进行模拟,研究阀体铸件在充型、凝固过程中的速度场、温度场、固相率分布和缺陷分布,并根据模拟结果对工艺进行优化。结果 添加侧冒口和冷铁后,阀体的缩松缩孔缺陷得到了有效控制,缺陷体积减少了95%以上,获得了完整铸件。结论 通过铸造模拟有效指导了排气制动用蝶阀的生产实践,优化了生产工艺,节约了生产成本。     

铸件热裂缺陷预测及其工艺优化

以解决铸件热裂为目的,以生产中遇到的典型铸件为例,利用ProCAST铸造模拟软件,对不同铸件结构和不同浇注工艺条件下的铸件热裂缺陷形成倾向进行了系统研究,得到了优化后的铸件结构和铸造工艺,并进行了生产验证,其结果基本吻合.     

钛的熔模铸造工艺

形状大而复杂的、用于航空发动机的铸件及各种结构件正越来越多地采用熔模铸造工艺。例如,辅助动力组件用的管道（APU）就是熔模铸造工艺优越性的经典实例。优点有三：     

基于ProCAST的ZL114A尾段壳体凝固成形数值模拟与工艺优化

目的 针对ZL114A尾段壳体研制需求,利用低压充型液态成形工艺与数值仿真计算,预测疏松缺陷分布位置及严重程度,通过改进工艺来减少疏松缺陷,进而提高生产合格率。方法 基于Pro CAST软件对ZL114A尾段壳体低压充型凝固过程进行仿真计算,分析充型凝固过程中的流动场与温度场分布、充型时间、流动长度与凝固时间,预测疏松缺陷分布位置及严重程度,结合枝晶相干点双电偶热分析法测试结果,对低压充型工艺进行设计优化。结果 由尾段壳体凝固疏松缺陷的仿真计算结果与枝晶相干点温度测试结果可知,低压充型增压速度得到提高,保压时间有所延长,对安装凸台冷铁材质与厚度进行设计优化后,疏松缺陷得到显著改善。结论 通过数值仿真计算指导了铸造工艺设计,制备得到了满足技术指标要求的ZL114A尾段壳体。     

连铸板坯凝固过程的数值模拟

为得到连铸坯凝固末端的液相穴分布,以便选取轻压下参数,依据实际生产中二冷边界换热条件,采用有限元法对连铸厚板坯冷却传热过程进行数值模拟,并用远红外测温仪测试并校准Q235B300 mm×1650 mm铸坯表面温度,得到了连铸坯在任意段截面的温度场分布、凝固末端液相穴形状及铸坯中心纵截面固相率分布.结果表明,可以根据铸机...     

消失模铸造液态金属充型速度的试验研究

用消失模铸造试验装置和计算机数据采集系统研究了工艺因素对充型速度影响的规律．研究表明，随真空度和直浇道高度的增加，平均充型速度增大；随模样密度的增加，平均充型速度减小；随浇注温度的提高，平均充型速度开始时有提高的趋势，但随着温度的进一步升高，充型速度反而降低．通过多元线性回归建立了充型速度随真空度、模样密度、浇注温度、金属静压头变化的计算公式，并研究了该公式在充型过程数值模拟中的应用。     

ZG20SiMn铸钢摇臂壳体铸造过程数值仿真及工艺优化

摇臂壳体是采煤机的重要组成部件,具有多级壁厚、变截面等异形特征。为提高采煤机摇臂壳体铸造质量,解决因铸造工艺不成熟导致的缩松、缩孔等缺陷问题。以MG325型采煤机摇臂壳体为研究对象,设计顶注式和底注式两种铸造工艺方案,采用ProCAST软件探究不同浇注工艺方案下摇臂壳体铸件充型及凝固过程,分析铸件温度场、凝固场及缩松、缩孔铸造缺陷位置。基于Niyama判据和应力场分布对底注式铸造工艺方案进行优化。结果表明:优化后摇臂壳体铸件在凝固冷却过程中保持温度梯度递增,促进铸件实现顺序凝固,铸件缺陷率明显降低且充型效果更佳,缩孔体积仅占摇臂壳体体积的0.004 9%,电机孔薄壁端面应力优化量为38.47%,输出端孔处应力优化量达到91.08%。本文研究成果为采煤机摇臂壳体的铸造工艺提供了理论基础和数据支撑。     

电磁铸造铝扁锭的电磁场数值模拟

为了优化电磁铸造工艺过程，采用互感耦合模型，对电磁铸造扁锭的电磁场进行了数值模拟计算，重点考察了屏蔽罩位置、电源频率等对磁场强度分布的影响．计算结果表明：有载条件下的半悬浮液柱，除弯月面外，整个液柱上下粗细均匀，可以保证电磁铸造过程不受液面波动的影响；电磁铸造过程的感应热的计算，与实际情况吻合较好，已成功应用于电磁铸造过程温度场的数值模拟．屏蔽罩的插入可以明显消弱液柱上方的磁场强度，抑制表面扰动，频率越高，屏蔽效果越好。     

Modelling and simulation of the electric slag remelting guide vane casting (ESRC) process and its application

Modelling and experiment work is carried out for a large stainless steel casting with variable cross-section and a curved surface which is produced by the electric slag remelting casting process. The casting is part of a hydraulic runner generator at a power station of a big river.

Mathematical models of the heat transfer and melted rate from an expendable metallic electrode were established. The melted rate is related to some important parameters, such as electric current and voltage, temperature and the flow rate of the cooling water in a crystallizer. Electrode melting, the moving pattern of the melted pool and the slag pool and the melt solidification in the metal pool were simulated.

In order to make the enmeshment of the variable curved surface of the casting, a co-operation method of extended constructive solid geometry (CSG) from 9 to 21 uniform geometry with B-Spline surface functions is developed. By this method the guide vane casting is enmeshed. The boundary condition between the steel casting and the crystallizer cooled by water was measured.

Based on the above new content the solidification simulation software ESRC3D is developed. Using it to simulate the whole process of ESRC with different parameters, instead of exploring the technological parameters of casting production by the trail-and-error method, the optimized parameters from the simulation for production of the large stainless steel castings with variable cross-section and a curved surface, such as the guide vane castings, have been used to produce them. Economic benefit and good quality of castings are obtained. Guide vane castings are widely applied to the hydraulic runner generator at numerous river power stations.     

热顶电磁成型系统磁场的实验与数值模拟

根据电磁场理论,建立了热顶-电磁连铸成型系统的物理和数学模型,用小线圈法实测了不同电源功率时系统内的磁场强度,用有限元软件数值模拟了感应线圈高度、结晶器高度、热顶结构等对成型系统内磁感应强度和分布的影响,结果表明:1)降低结晶器高度使系统内磁感应强度增强,但不十分明显;2)感应线圈的高度对系统内磁场影响显著,采用20mm线圈较40mm线圈的磁感应强度提高约85%;3)有载时的模拟结果显示,系统内的磁场呈现更明显的趋肤效应;热顶结构对磁场的强度和分布规律无明显的影响.研究结果表明热顶电磁连铸法将有利于提高电源效率和稳定液柱高度,改善铸坯的内外部质量.     

脱硫泵叶轮铸造工艺的优化设计

脱硫泵叶轮的铸造成型由于铸件结构扭曲大,材质脆性高在铸造行业是一个难题,本文通过铸造工艺优化来避免铸造缺陷的产生,从而使铸件达到要求.     

新型圆坯结晶器铜管结构模拟优化设计

为优化设计新型圆坯结晶器铜管结构,提高结晶器寿命和铸坯质量,利用商业有限元软件ANSYSTM建立二维连铸结晶器内钢水凝固传热及弹塑性应力有限元瞬态分析模型,铸坯传热边界采用与气隙相关的热流密度修正函数,建立与温度相关的热物性参数、力学性能和屈服函数,并利用多场间接耦合的方式对不同工况下的4种圆坯在结晶器内的凝固收缩变形过程进行数值模拟.结果表明,钢种和工况条件对铸坯边界凝固收缩过程影响显著,6瓣模型为4种计算模型的最优形状,依据铸坯边界凝固收缩曲线和新型结晶器设计准则,新型结晶器铜管结构设计采用凸型花瓣状内腔和大锥度设计.     

空心管坯电磁离心过程的数值模拟

用有限元法模拟了铸造合金的流动和热量传输过程中瞬态速度场和温度场的分布,研究了电磁场强度和离心机转速对电磁铸造空心管坯的影响.结果表明,电磁搅拌引起的熔体相对运动是凝固过程中晶粒细化的主要原因.最优的电磁搅拌条件:转速1200 r/min,磁场强度为0.08 T,磁场持续加载25 s.在一定的转速和磁场强度条件下电磁离心铸造的温度场和凝固时的温度梯度对凝固组织有重要的的影响.合金液的外层,温度梯度达到最大值,铸件的温度下降得快,容易形成细小的等轴晶.