磨煤机辊套双金属卧式离心复合铸造充型及凝固规律

运用ProCAST铸造模拟软件对磨煤机辊套的双金属卧式离心复合铸造工艺的充型和凝固过程进行模拟。外层金属是卧式离心铸造,三维建模时不建立浇注系统,浇道位置选在辊套外层内表面,旋转轴设定为与重力方向垂直;内层金属为重力铸造,浇道设置在铸型小径端。结果表明,外层金属浇注时,金属液进入铸型后首先以与铸型运动相反的方向到达铸型直径大的一端,然后分流量不同的两股充填铸型的大端,两股金属液汇合后以螺旋线形式充填铸型。不同时刻磨煤机辊套外层金属凝固过程的温度变化均从外向内依次降低。内层金属充填时金属液以与重力相同的方向充填到铸型的大径端,然后分为两股流量相同的金属充填大径端,两股金属液汇合后铸件液面稳定上升并充满整个型腔。     

离心铸造复合管外层充型与凝固数值模拟

Procast离心铸造模块不能直接用于卧式离心铸造。通过分析两种离心铸造的充型特点与受力情况,提出了卧式离心铸造的模拟方法,结果表明充型与凝固过程温度场的变化规律与实际一致。复合管两层浇注时间间隔直接影响到铸件的品质。提出了复合管内外层浇注时间间隔的确定方法。对不同工艺参数下卧式离心铸造外层金属液充型和凝固过程进行数值模拟,获得了各工艺参数对金属液充型及第二层浇注时间间隔的影响规律。     

铝青铜铸件离心铸造工艺数值模拟

采用ProCAST软件对铝青铜铸件的立式离心铸造充型与凝固过程进行了数值模拟,分析了浇注温度和离心转速对离心铸造充型过程的影响。结果表明,在离心铸造中,浇注温度对液态金属的充型速度无明显影响,凝固速度随浇注温度的升高而降低;提高离心转速有利于提高液态金属的充型速度和凝固速度。针对铝青铜环形铸件获得的优化工艺参数为,浇注温度1 100℃,铸型转速350 r/min。     

ZTC4钛合金机匣构件离心铸造过程的数值模拟

采用数值模拟方法,研究ZTC4合金机匣离心铸造的充型和凝固过程,分析了离心转速、浇注温度和铸型预热温度对熔体充填过程流动场、凝固过程温度场和应力场的影响,并预测了缺陷的分布.结果表明,随离心转速提高,熔体充型速度无明显变化,但柯氏力作用更加明显,铸型中熔体流股变细;熔体过热度低于30℃时,铸件出现明显的浇不足缺陷;铸型预热温度是影响铸件残余应力的主要因素,而离心转速和熔体过热度的影响次之;铸件最后凝固的较厚部位容易出现缩松、缩孔缺陷,且其位置与X射线检测结果较吻合.     

基于ProCast的K4169高温合金铸件离心铸造工艺数值模拟

利用ProCast数值模拟软件对K4169高温合金铸件立式离心铸造过程中金属熔体的充型过程和凝固过程进行了模拟研究,分析了离心转速对离心铸造充型过程的影响。结果表明,在离心铸造中,离心转速的选取要适中,转速越大,铸件的充填效果并不是越好;根据铸件缺陷的分析结果,对铸件采用顶注式浇注,铸件缩孔缩松缺陷都集中于顶部冒口和侧壁的暗包。     

离心铸造磨球充型规律的研究

通过试验与分析计算，研究了离心铸造磨球的充型规律，结果表明，在离心铸造磨球的浇注过程中，金属液自浇口飞入磨球型腔，射在与铸型旋旋转方向相反的浇口的斜前方，且金属液射在型腔上的部位仅与铸型工艺尺寸等有关，而与铸型的转速无关。     

基于Procast的高Nb-TiAl低压涡轮叶片离心铸造数值模拟

采用Procast铸造模拟软件,模拟了高Nb-Ti Al合金低压涡轮叶片离心铸造过程。在其他工艺参数一定的条件下,研究不同离心转速对叶片充型、凝固过程的影响。模拟结果显示,离心转速越大,叶片中缩孔缩松缺陷体积越小,所生产的铸件越致密。但是,当离心转速达到500 r/min时,金属熔体主要由上部横浇道注入,与两端同时注入方式相比,浇注效率低,而且气体不易排出,容易产生卷气缺陷。并且离心转速大会增加金属熔体对型腔壁的冲刷作用,容易产生夹砂缺陷。综合考虑,最终本模型的最佳离心转速确定为400 r/min。     

基于Flow-3D的卧式离心铸造管数值模拟

以Navier-stokes方程和连续方程为基础,建立了卧式离心铸造管充型过程中的数学模型。运用模拟软件Flow-3D建立了金属液传热和流动的三维模型,并模拟了卧式离心铸造管的温度场与流动场。基于模拟结果分析了转速与浇注量对卧式离心铸造管质量的影响。     

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。     

轴承衬套离心铸造凝固过程的数值模拟

应用ANSYS软件对油膜轴承衬套巴氏合金层离心铸造凝固过程温度场和应力场进行了数值模拟,分析研究了不同的浇注温度和铸型预热温度对凝固过程的影响。结果表明,随着金属液浇注温度和铸型预热温度的升高,金属液凝固速率降低,铸型内部产生的热应力增大,越靠近合金层的地方,热应力越大;铸型预热温度越高,铸型的冷却能力越差;在离心铸造凝固过程中铸型预热温度的影响比浇注温度的影响更大;分析并得出了最佳工艺参数。模拟结果与实际生产相符合。     

离心场对钛合金铸造性能的影响

在立式离心场下和重力场下对石墨型钛合金铸件在铸造过程的充填及凝固情况进行研究.结果表明:在立式离心场下钛合金熔体的铸造性能好,其流动性和充填性得到很大改善;尤其对3 mm壁厚薄壁件,在重力场下由于充填阻力大于充填力,合金熔体无法完全充填铸型,而在离心场下可以实现全部充填,且最小壁厚可达到0.3 mm.此外,离心场下由于离心力和科氏力的共同作用,铸件的缺陷明显减少,且随铸型转速的增加而不断减小.     

浇铸方式对卧式离心铸造AZ91镁合金管的影响

利用数值模拟软件Flow-3D模拟了AZ91镁合金管卧式离心铸造过程,分析浇注速度、模具转速、浇铸方式对卧式离心铸造镁合金铸管充型过程及温度场的影响。模拟结果表明,最佳浇铸方式为逐层浇铸,最佳工艺参数为:浇铸速度2.67 kg/s、模具转速1050 r/min。并通过浇铸试验验证模拟结果的准确性。     

基于PTV的钛合金离心铸造物理模拟流速表征

针对钛合金立式离心铸造过程,结合粒子追踪测速技术(PTV),对相似钛合金流体充型速度进行定量表征。首先,基于物理模拟相似性原理,设计了试验模具,配置了常温相似流体;其次,进行了不同转速和浇注速度参数的物理模拟试验,并采用PTV方法获得粒子随流体运动的瞬态速度;最后分析了流体运动特征:示踪粒子会沿着与旋转速度相对的型腔壁面运动;低转速条件下适当提高离心转速和减小浇注速度有利于流体平稳充型。     

复杂钛合金铸件立式离心铸造过程的数值模拟

利用三维可视化离心铸造数值模拟技术模拟某钛合金薄壁件的充型凝固过程,预测缺陷可能的位置。重点分析缺陷区域在不同转速下的缩松、缩孔分布情况,给出最佳转速。结果表明,缩松缩孔出现在铸件热节部位,与实际铸件X光检测显示一致。对比发现,在150r/min时的铸件缩孔明显减小。这是由于转速增大离心力增大,熔体充填型腔的能力增强,有效减小了缩孔体积,改善了缺陷情况。     

锆合金阀体铸件铸造工艺的研究

锆合金在化工领域应用广泛,针对某锆合金阀体铸件的铸造生产需要,结合现有铸造生产条件,采用Pro CAST软件对该阀体铸件的充型和凝固过程进行了模拟分析,以期达到优化工艺降低成本的目的。分别模拟了单型离心浇注、多型离心浇注、多型重力浇注等结构的阀体充型和凝固过程。根据模拟结果以及生产经验最终选用了多型离心浇注的结构,设置了合理的铸造工艺参数,最终采用熔模铸造工艺铸造出合格的铸件,并通过三维扫描测量以及静水压试验。     

TiAl合金铸造工艺数值模拟及分析

利用数值模拟方法对比研究了重力铸造、离心铸造和真空吸铸等工艺铸造TiAl合金涡轮铸件的工艺过程,分析了TiAl合金熔体在型腔中的充填规律及凝固特性.结果表明,传统的重力铸造及离心铸造容易产生浇不足、缩松、缩孔等缺陷,真空吸铸技术能大幅提高钛合全熔体的充填能力,且充填过程十分平稳,凝固过程中易于补缩,是小型TiAl合金铸件理想的成型方法.     

钛合金离心精密铸造充型过程计算机模拟

建立了离心力场下铸造充型流动的数学模型 ,在自行研制的三维铸件充型 /凝固模拟软件 (CASM 3DforWin dows)基础上 ,研制开发了相应的离心力场铸造充型的计算机模拟软件。对钛合金薄壁铸件在重力场下及不同离心精密铸造工艺条件下的充型过程进行了实例模拟计算。计算结果表明 :在离心力场下金属液的薄壁充型能力比重力浇注强得多 ,而“拐头反充”式离心浇注方式是一种合理的离心力场下的铸造工艺方案     

K4169合金离心铸管工艺模拟及试制研究

采用ProCAST软件对K4169合金的离心铸造工艺进行了模拟研究。通过分析浇注速度、铸型转速、浇注温度及铸型温度对离心铸管充型及凝固行为的影响,获得了外径56 mm/内径38 mm的K4169合金离心铸管最佳制备工艺参数。在此工艺参数条件下,K4169合金离心铸管可实现连续稳定充型,离心铸管壁厚差为0.2 mm,内表面疏松比例小于3%,且柱状晶平均宽度为1.7 mm。结合模拟结果对K4169合金离心铸管进行试制,所制备的离心铸管显微组织中柱状晶占比80%,且晶粒组织细小,因而离心铸管具有优异的高温塑性。     

镁合金离心铸造工艺数值模拟研究

为研究镁合金在卧式离心铸造条件下的流动性，以AZ31B镁合金为对象，采用有限元数值模拟，探究了不同初始条件下离心铸造的温度场和压力场的分布，分析了从浇注到凝固过程中的流动和温度变化情况。结果表明，受流动、旋转和回流等影响，温度场存在小范围波动，总体趋势是浇注后温度短时间内上升，然后逐渐下降直至凝固。分析了铸型内壁压力场分布，发现随着浇注过程进行，内表面压力由负压逐渐增大至平稳值，且随温度变化不大，随离心转速的增大而增大。     

镁合金汽车下壳体充型和凝固过程数值模拟

对镁合金汽车下壳体铸件在液态和半固态条件下的充型凝固过程进行了数值模拟,并对两种状态下的零件在铸造过程中可能出现缺陷的位置进行了预测.结果表明,半固态合金熔体的充填有利于平稳充填型腔、型腔的气体能及时排出,减少了铸件的内部缺陷.同时,铸件的整体温度场相对均匀,有利于铸件内部的补缩和残余气体的排放,从而提高了铸件质量.