熔模铸造条件下Ti6Al4V合金铸件与陶瓷型壳间界面换热系数研究

建立了Ti6Al4V合金铸件/铸型界面换热系数(h)的一维反算模型,从数学及数值模拟的角度研究了型壳热物性参数和热电偶定位等参数对h计算的影响,分析了不同参数影响的不同特点,据此对型壳热物性参数和热电偶定位位置等进行了修正,提高了h反算精度.修正计算参数后的反算结果表明,Ti6Al4V合金熔模铸造条件下,h的变化可分为4个阶段:(1)铸件为液态,h维持约440 W/(m2·K);(2)铸件表面生成完整凝固层,此阶段h下降近60%;(3)凝固层不断增厚至铸件凝固,此阶段h下降接近峰值的20%;(4)铸件凝固后,h随温度缓慢下降.在三维模型中对反算得到的h进行了验证,得到的模拟温度与实测温度基本吻合,表明反算得到的h较为准确,可以应用于Ti6Al4V合金熔模铸造过程的数值模拟中.     

AZ91D镁合金反重力铸造充型及凝固过程计算机模拟

给出了AZ91D镁合金的相关热物性参数，采用ProCAST铸造模拟软件对镁合金力学试棒反重力铸造充型与凝固过程进行了模拟，并通过反重力铸造工艺实验对模拟结果进行了验证。结果表明：铸造模拟软件ProCAST可用于镁合金铸件反重力铸造充型及凝固过程的模拟，能够提供较为准确的流场、温度场等信息，实现缺陷及其位置的预测。     

钢液导热系数对大型钢锭凝固过程的影响

数值模拟是提高大型钢锭质量、优化浇铸工艺、降低实验费用和帮助缺陷诊断分析的重要手段之一.模拟结果是否可靠很大程度上取决于数学模型假设是否合理,合金热物性参数和边界条件的设置是否准确等因素.利用ProCAST铸造模拟软件,分析了钢液导热系数对钢锭充型和凝固过程中的温度分布、凝固时间和缩孔、疏松的影响规律.结果表明,导热系数的提高显著缩短钢锭整体凝固时间,增加钢锭中心产生缺陷的可能性,因此有必要在模拟计算之前准确测量该物性参数.另外,对于在同一模具中浇铸具有不同物性参数的各类合金,该结果为了解其凝固规律提供了参考.     

界面换热系数和型砂热物性参数对凝固过程影响程度的比较

用反算得到的界面换热系数对砂型铸锭的温度场进行了模拟计算。结果表明,对砂型铸锭来说,界面换热系数对铸件温度场的影响很小。然后优化了型砂的热物性参数,用这些参数对砂型铸锭的温度场进行了计算,并与实测温度场进行了对比,发现优化后的型砂热物性参数显著提高了温度场的模拟精度。最后,通过对反算前后砂型铸锭界面换热系数,以及型砂热物性参数修正前后对砂型铸锭温度场模拟平均差的对比,说明同时采用反算后的界面换热系数和修正后的型砂热物性参数,可获得模拟精度最高的温度场,其中热物性参数的影响最为明显。     

凝固模拟所用砂型热物性参数的测定和研究

采用反算法对砂型的热物性参数进行实验研究，并用自制的实验测温装置对工厂实际生产的硅砂的热物性参数进行测量，测量值得到模拟结果的验证；为本厂生产汽车后制动鼓铸件进行数值模拟，提供了实用和可靠的热物性参数。     

影响铸件凝固过程诸因素行为的研究

一、引言铸件凝固过程中,铸造合金和铸型都要发生一系列复杂的物理化学变化,因此影响凝固过程的因素很多。其中主要有:铸件的大小和形状;铸造合金成分及其热物性参数;铸型热物性参数;铸造合金与铸型间的边界条件和界面作用;铸型与环境间的边界条件;熔炼、浇注和铸型工艺等。为了使用计算机数值模拟法正确模拟,研究铸件的凝固过程,必须确切把握凝固过程的各个影响因素。其中不少因素,如热物性参数和界面换热系数,在凝固过程中还随时间而变,而实测这些参数又常很困难。为简化数值模拟的计算,有人常把这些参数作为常数处理,而不同文献所录用的数值往往还差别较大。实践证明,如果这些影响因素处理不当,     

铸造宏观过程数值模拟技术的研究现状与展望EI北大核心CSCD

本文综述了铸造宏观过程模拟技术的研究现状。对比了不同流动场模型下铸造充型过程的差别,其中,两相流模型可准确地考虑气相对充型过程的影响。分析了不同应力场模型对铸造应力演变过程的适用程度,并阐明了其发展趋势。说明了适用于铸造宏观过程模拟的物性参数的获取及修正方法,即采用实验手段测量合金成分和液固相线温度,通过物性参数计算软件获得合金物性参数并做适当调整,进而结合测温实验对相关参数进行修正。对比了不同铸造工艺下的边界条件,并对高压铸造工艺(速度进口边界)和定向凝固工艺(辐射换热边界)的边界条件进行了说明。对比了不同网格类型的区别,并结合不同网格类型说明了不同数值求解算法的区别,本文认为自适应六面体网格和混合网格类型更适合于有限体积法(充型过程计算)和有限元法(凝固过程和应力计算)。针对各种铸造缺陷,对其预测模型和分析方法进行了说明,并阐明了其发展趋势。     

铸造宏观过程数值模拟技术的研究现状与展望

本文综述了铸造宏观过程模拟技术的研究现状。对比了不同流动场模型下铸造充型过程的差别,其中,两相流模型可准确地考虑气相对充型过程的影响。分析了不同应力场模型对铸造应力演变过程的适用程度,并阐明了其发展趋势。说明了适用于铸造宏观过程模拟的物性参数的获取及修正方法,即采用实验手段测量合金成分和液固相线温度,通过物性参数计算软件获得合金物性参数并做适当调整,进而结合测温实验对相关参数进行修正。对比了不同铸造工艺下的边界条件,并对高压铸造工艺(速度进口边界)和定向凝固工艺(辐射换热边界)的边界条件进行了说明。对比了不同网格类型的区别,并结合不同网格类型说明了不同数值求解算法的区别,本文认为自适应六面体网格和混合网格类型更适合于有限体积法(充型过程计算)和有限元法(凝固过程和应力计算)。针对各种铸造缺陷,对其预测模型和分析方法进行了说明,并阐明了其发展趋势。     

铸造宏观过程数值模拟技术的研究现状与展望EI北大核心CSCD

本文综述了铸造宏观过程模拟技术的研究现状。对比了不同流动场模型下铸造充型过程的差别,其中,两相流模型可准确地考虑气相对充型过程的影响。分析了不同应力场模型对铸造应力演变过程的适用程度,并阐明了其发展趋势。说明了适用于铸造宏观过程模拟的物性参数的获取及修正方法,即采用实验手段测量合金成分和液固相线温度,通过物性参数计算软件获得合金物性参数并做适当调整,进而结合测温实验对相关参数进行修正。对比了不同铸造工艺下的边界条件,并对高压铸造工艺(速度进口边界)和定向凝固工艺(辐射换热边界)的边界条件进行了说明。对比了不同网格类型的区别,并结合不同网格类型说明了不同数值求解算法的区别,本文认为自适应六面体网格和混合网格类型更适合于有限体积法(充型过程计算)和有限元法(凝固过程和应力计算)。针对各种铸造缺陷,对其预测模型和分析方法进行了说明,并阐明了其发展趋势。     

热物性参数反求技术在消失模铸造球铁件中的应用

通过对消失模铸造阶梯件凝固过程的实时测温,获得铸件的凝固曲线。利用反求原理,基于华铸CAE,对球铁合金铸件进行正交模拟试验,得到铸件模拟降温曲线。选取铸件模拟温度曲线和实际测得的铸件测温曲线的相似度最高的模拟曲线,确定该合金的热物性参数。结果显示,在温度范围为800~1 300℃之间,反求之后的铸件温度曲线与实际温度曲线的相似度较高,误差小于5%。分别利用反求前、后的热物性参数去模拟铸件缺陷并且进行对比分析,反求之后的模拟结果更加符合实际情况,并且通过铸件切片试验得以验证。     

用微机优化方法测定砂型的热物性值

本文设计并自制了简便的实验装置,用浇注法测定出铸件—砂型的界面温度及砂型中各点温度随时间的变化,将实验获得的数据经微机处理获得砂型的表观热物性值,进而经过微机优化求得随砂型温度变化的真正热物性值。测量及计算误差在5％以下。原则上可适用于各种铸件—铸型系统。为定量处理铸造凝固问题时所需的热物性值提供了简便易行的实测方法。     

基于实测温度的结晶器瞬态传热反问题计算方法

基于结晶器监控系统实测瞬态温度,建立结晶器传热与铸坯凝固反问题计算模型,利用实测温度反算结晶器/铸坯热流密度,并在此基础上模拟分析结晶器温度分布及铸坯凝固进程。经大量实测瞬态数据的检验,证实了模型与计算方法的合理性。铸造过程中,结晶器/铸坯间的热流、温度与坯壳厚度分布均呈现出显著的非均匀性特点,在铸造方向上具有继承倾向。反问题模型能够反映结晶器内部传热的非均匀特征,及时体现工艺变化过程中传热/凝固的瞬态波动,为其应用于过程监控和工艺优化提供理论及模型基础。     

AZ31镁合金圆锭电磁连续铸造过程的数值模拟

通过有限差分法,利用Visual C++6.0建立AZ31镁合金电磁连续铸造过程的数学模型,该模型可预测铸锭及底模的温度分布。利用温升法测量了电磁连铸过程铸锭内部的感应热量值和分布,得到了沿结晶器水平方向、垂直方向不同条件下的感应热分布,并计算获得了该试验条件下的感应加热功率,在数值模拟时有效地合并到了温度场的数值计算模型中。确定一冷区、二冷区以及铸锭与底模之间的边界条件。通过将计算结果与实测温度的比较,证明该模型可以用来模拟实际铸造过程。研究了不同铸造条件对铸锭温度场分布的影响,为优化镁合金电磁连铸的工艺参数提供了依据。     

砂型重力铸造铝合金轮毂温度场数值模拟

对电动车铝合金轮毂在砂型重力铸造凝固过程中的温度场进行数值模拟。建立砂型重力铸造铝合金轮毂凝固过程温度场的数学模型、几何模型及有限元仿真模型。充分考虑材料及边界条件等参数的非线性特征,使用等价比热法对结晶潜热进行处理。基于有限元模拟软件Procast,对砂型重力铸造铝合金轮毂凝固过程温度场进行数值模拟计算,通过模拟计算,获得温度场的分布规律。结果表明,三维温度场数值模拟计算结果能够反映铸坯在凝固过程中温度场的动态变化。     

K4169合金-陶瓷型壳间界面传热系数研究

界面传热系数(IHTC)是铸造数值模拟前处理时需要设置的边界条件之一,对铸件凝固过程温度场计算精度有重要影响。采用ProCAST软件反算模块和试样不同壁厚处实测温度数据反算求得K4169高温合金熔模铸造试样-陶瓷型壳间的界面传热系数,并分别用于试样熔模铸造数值模拟,结果表明,计算温度与实测温度误差均在3%以内。     

一种新的基于FDM/FEM挤压铸造温度场计算模型

构建了一种新的挤压铸造过程中基于FDM/FEM的温度场计算模型,从而实现将FDM网格直接转化为FEM网格,之后建立了AM50A镁合金压力变化和熔化温度变化的关系曲线,修正熔化温度值的大小,修正其他与温度有关的热物性参数,通过建立温度与热物性参数关系数据库,为解决大型复杂铸件FEM网格剖分困难的问题提供了一种参考.为了验证模型的正确性,选用AM50A镁合金进行挤压铸造实验,实际测量结果与模拟结果基本一致.     

热物性值对铸钢件温度场数值模拟计算精度的影响

本文研究了铸件和铸型的热物性值对铸钢件凝固过程温度场数值模拟精度的影响,指出铸型的热物性值较铸件的热物性值对模拟计算精度的影响更大。计算时,必须正确掌握不同铸造工艺条件下确切的热物性值。     

铸件计算机凝固模拟的现状、发展与前景

计算机凝固模拟已经取得令人注目的成就，可以协助设计人员改进工艺设计，提高铸件质量。但是凝固模拟软件需要在铸件凝固的物理模型，计算机数值计算，铸件的三维成形，初始条件和边界条件确定，热物性数据的测量，铸件缺陷的预测及显示等多方面进行改进以更大程度上满足铸造生产的实际需要。在未来很长时期内，凝固模拟作为一个有力的工具，仍然需要有实际铸造工艺设计经验的专家使用才能发挥其作用与潜力。另一方面，铸造生产厂家必须严格生产过程控制，正确使用凝固模拟软件，加强对技术人员的培训和不断积累使用凝固模拟软件的经验，这是生产高质量铸件的需要，也是成功应用凝固模拟软件的重要条件。     

铝合金石膏型精密铸件凝固过程数值模拟与实验验证

应用自行开发的铸件充型及凝固模拟系统,对铝合金石膏型精密铸件的凝固过程进行了数值模拟。采用自行设计制备的多通道自动测温装置,对所模拟的铸件进行现场测温。为了提高模拟精度,对铸件铸型热物性参数进行了实测,并采用最小二乘法进行拟合。通过计算机模拟预测了铸件的缩孔区,分析了铸件缺陷产生的原因,提出了合理的工艺方案,消除了铸件内缩孔的发生。实验验证的结果表明,数值模拟结果与测试值拟合较好     

有限元法铸造凝固过程数值模拟关键技术研究

对铸造过程数值模拟关键技术进行了研究并进行SIMU-CAST铸造凝固过程模拟软件研发,软件能基于有限单元法进行凝固过程温度场、缩孔缩松等铸造缺陷的数值模拟。模拟过程充分考虑材料和边界条件等模拟参数的非线性特征,并考虑结晶潜热的处理。最后,对所开发软件计算的铸件凝固过程情况和国外Pro CAST商用铸造有限元分析软件计算结果及趋势进行对比,并结合实验结果进行分析。软件计算结果准确性及计算精度较高,铸件缩孔缩松预测结果基本准确,分析计算结果能满足工程实际应用,并在工厂实际浇铸生产应用中取得了良好效果。