铝合金砂型低压铸造界面传热系数的测定

以典型板形试样的砂型低压铸造为基础,采用热传导反算法对ZL114A铝合金/树脂砂的界面传热系数进行了反求,并对界面传热系数随温度的变化关系进行了分析。结果表明,界面传热系数在液相线温度以上时基本保持恒定,约为335W獉m~(-2)獉K~(-1);当温度下降到530～573℃之间时,界面传热系数迅速下降;当温度下降到530℃之后,界面传热系数缓慢下降,最后逐渐稳定在60W獉m~(-2)獉K~(-1)左右。通过对反求得到的界面传热系数进行非线性拟合,得出了该工艺条件下界面传热系数随界面温度变化的经验公式。最后将反求得到的界面传热系数应用到ProCAST软件中对铸件的温度场进行仿真计算,计算结果表明,模拟温度与实测温度具有较好的一致性,最大温度偏差约为12℃。     

界面传热系数的反求计算

介绍了在镍铝青铜水玻璃砂型铸造中铸件-砂型界面传热系数的反求计算。首先对铸件、铸型的温度进行测量,然后通过ProCAST反求计算,得到了符合实际的传热系数。该方法可用于其它合金铸造过程中界面传热系数的确定。     

一种铸件/铸型界面传热系数的反求法

对界面传热系数的求解进行了推导,提出了一种新的确定铸件/铸型等效界面传热系数的方法反求法。选择一个形体简单的铸件作为标准试样,采用不同常数的等效界面传热系数,进行若干次模拟试算,与实际标准试样中某点的温度曲线进行比较,当两者温度曲线比较接近时,则认为该等效传热系数是铸件/铸型之间的传热系数。采用不同厚度的实际叶片铸件进行了验证试验,结果表明,该方法是有效可行的。     

蠕变

正金属材料在高于一定温度和一定应力作用下,即使应力小于屈服强度,也会随时间的增长而缓慢地产生塑性变形,这种现象称为蠕变,这种变形最后导致材料断裂称为蠕变断裂。蠕变极限两种表示法如下:(1)σ_ε~t:t为给定温度,℃;ε为规定蠕变速率,%/h。例如:σ_(1×10~(-5))~(600)=60 MPa,表示在600℃下,恒速蠕变速率为1×10~(-5)%/h时的蠕变极限为60 MPa。     

引入界面传热系数后铸型厚度与蓄热能力关系

采用硅铝合金(含Si 13.5%)为铸件材料,45号钢为铸型材料,引入铸造数值模拟重要的边界条件界面传热系数,同时改变铸型厚度,利用有限元分析软件ANSYS模拟了金属铸造过程温度场的分布规律,分析了铸型厚度变化对铸造温度场分布的影响。结果表明:引入界面传热系数可提高数值模拟的准确性;增加铸型壁厚可提高铸件凝固速度,当铸型壁厚增加到一定厚度后,对凝固速度的影响减弱以至消失。     

A356合金重力铸造凝固过程的空间界面传热行为与表面特征（英文）

铸件/铸型界面传热系数是影响凝固过程温度场分布的重要因素。基于改进的非线性估算法,结合A356合金重力铸造凝固过程底部与侧部界面的温度测量,利用有限元法逆向求解界面传热系数的变化。结果表明:当铸件底部形成凝壳后,该界面的传热系数达到稳定;而侧部界面的传热系数稳定阶段发生在铸件体收缩完成时;底部界面传热系数的稳定值为750 W/(m~2?℃),约为侧部界面的3倍。此外,铸件底部与侧部界面的表面形貌分析表明,凝固过程表面特征的演变导致空间界面传热系数的差异。     

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。     

铸型界面换热系数的测定方法研究

为有效提高数值模拟的准确性．通过实测反求法对材料界面换热进行了测定．提出界面间换热是随温度变化的函数值。按照实验方案．在保证测量仪器．仪表精度的基础之上．采用特制热电偶进行了温度场数据的采集工作。通过实测温度场数据、数值模拟与凝固过程中界面换热系数的反向求解相结合的方法．得出铸件／铸型界面间的换热随温度变化的函数值。通过应用ProCAST软件反求模块进行逆运算，确定了现有某铸铁材料与树脂砂铸型材料间的界面换热值。计算结果表明，整个凝固过程中热电偶处的温度模拟结果与实验结果的最大相对误差在±10℃内．数值模拟精度得到了有效的提高，说明了此界面换热测定方法的可行性。     

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。     

界面热阻对L型镁合金铸件凝固过程温度场的影响

采用直接差分法求解热传导方程,对L型镁合金铸件凝固过程进行模拟,研究了界面热阻对温度场分布的影响。结果表明:在L型镁合金铸件凝固过程中,热量通过铸件/空气和铸件/铸型界面向外部环境、铸型传递,在铸件冒口区域形成热扩散层"阶梯",铸件由冒口区域向底座区域凝固。随着铸件/铸型热阻的减小,铸件内部温度降低,铸型拐角位置和铸型中心位置温度均升高;随着铸件/空气热阻的增加,铸件内部温度升高,铸型拐角位置和冒口位置最高温度均增加,铸件冒口区域的热扩散层"阶梯"消失,铸件由四周向中心区域凝固。     

铝铸锭凝固边界热交换规律及温度场模拟

研究铝铸锭凝固边界热交换的变化规律及数学模型,并对不同浇注温度下凝固过程的温度场进行模拟。利用实时数据采集系统获得凝固过程中铸锭和金属模温度变化历史数据,采用非线性反算法和一维传热差分法对试验数据处理,建立界面换热模型并将其应用于凝固温度场模拟中。结果表明：在铸锭表面凝固前后凝固界面热流密度可分段用指数函数来描述其变化规律,而所建立的热交换系数与边界温度的对应关系可更好地反映实际的传热情况。模拟结果与实验测温结果相符,验证了该铸件/铸型边界热交换规律的可靠性。     

BFe10白铜管材热冷组合铸型水平连铸凝固温度场模拟

建立了热冷组合铸型(HCCM)水平连铸管材温度场模拟模型,采用实验与模拟相结合的方法修正界面的换热系数条件。所建立的HCCM水平连铸全尺寸模拟模型和所施加边界条件的误差小于6%,可较好地模拟实际传热过程的温度场。模拟结果表明:当拉坯速度由20 mm/min增加到110 mm/min时,两相区宽度由20 mm增加至30 mm;当热型段加热温度由1 150℃提高到1 300℃时,两相区宽度由30 mm减小至12 mm;当冷型段冷却水流量由300 L/h增加到900 L/h时,两相区宽度由30 mm减小至20 mm;当采用增加热阻的改进铸型结构时,两相区宽度由25 mm减小至12 mm。d 50 mm×5 mm BFe10管材HCCM水平连铸合理的制备参数为:熔体保温温度1 250℃,连铸拉坯速度50~80 mm/min,热型段加热温度1 200~1 300℃,冷型段冷却水流量500~700 L/h。     

球墨铸铁/金型界面热交换条件的研究

铸造工作者普遍认为铸件的凝固速度是同铸件的内部质量紧密相关的.而铸件/铸型界面热交换行为又是决定铸件凝固速度的控制因素.目前尚未出现一种实用性强、便于灵活掌握的处理铸件/铸型界面热交换问题的方法,它已被公认为实现铸造CAD(电子计算机辅助设计)的一大障碍. 本文首次在国内开发和应用了一种能正确求解铸件/铸型界面热交换问题的新方法——热传导反算法.编制了两部程序HIP及HIC,分别用于计算平面及圆柱形的一维热传导反算问题.它们不仅能求出界面热交换系数随时间变化曲线(H-τ曲线),而且能同时计算出使用该H-τ曲线作为铸件/铸型界面热交换条件后所计算出的铸件、铸型温度场.通过采用试验数据及有关文献的试验数据进行计算,结果表明热传导反算法的应用是成功的. 试验和计算发现,圆柱形球铁件在凝固期间,由于石墨化膨胀的影响,在铸件-铸型之间不会形成气隙,其H值是随时间增长而逐步上升的.这同有色及钢铸件的情况刚好相反. 从试验和计算分析中,可看出铸件/铸型界面间的接触情况决定着界面热交换情况. 本文最后比较和分析了几种主要因素对界面热交换行为的影响,对铸件/铸型界面热交换机理进行了初步的探讨.     

低压铸造铝车轮金属型与铸件界面传热系数的探索

通过安装在铸型上的热电偶记录铝车轮金属型低压铸造过程的温度曲线,将其与铸造模拟软件Magma获得的温度曲线进行对比分析,确定铸件与模具的界面传热系数。并通过模拟预测缺陷与X光检测结果的对比,验证了获得的界面传热系数的可靠性。     

尺寸变化对L形镁合金铸件凝固过程中温度场的影响

采用直接差分法求解热传导方程,对L形镁合金铸造过程进行模拟,研究了铸型尺寸对温度场的影响。结果表明:在镁合金铸造过程中,热量通过铸件/空气和铸件/铸型界面向外部环境、铸型传递,铸件直边区域形成热扩散层"阶梯"温度降低,铸型内部形成温度扩散层其温度升高。在底座高度小于直边宽度时,铸件直边和底座区域温度均下降迅速,铸件从直边和底座区域向拐角区域凝固;随着底座高度和直边宽度的增加,铸件底座和直边区域的面积增加,降低相同温度所释放的热量增加,铸件拐角中心和铸型中心单元的温度均升高,铸件从直边区域向底座区域凝固,凝固时间增加。     

熔模铸造ZL114A铝合金凝固过程界面换热系数研究

为获得ZL114A铝合金在凝固过程中温度场的分布规律,根据实际工况设计了测温实验方案,利用热电偶和热成像仪得到了金属及其型壳在凝固过程中温度场的变化曲线,并根据实际测得的温度曲线借助ProCAST模拟软件中的反算模块对铸件与型壳间的界面换热系数进行了反求,得到了更加符合实际的界面换热系数。随后对其进行验证,用该界面换热系数所模拟求得的金属液温度曲线与实测值最大温差为10℃,型壳温度曲线与实测值最大温差为15℃,该方法及结果为铝合金熔模精铸模拟界面换热系数的设置提供了参考依据。     

铝合金挤压铸造过程界面的传热行为

通过测量挤压铸造过程的温度变化,采用基于非线性估算法的热传导有限元反算模型,求解不同挤压力下的界面传热系数(IHTC)。利用铸件中心模拟温度与测量温度验证模型的准确性;结合铸件表面和中心测温点温度变化讨论重力条件和挤压力条件下界面传热系数的变化规律,发现挤压力有效地增加了界面传热系数的峰值和稳定值。探讨挤压力对界面气隙的影响,对于ZL101A铝合金直接挤压铸造过程,MPa挤压力具有较好的挤压效果。     

考虑界面传热系数时铸造凝固过程的缺陷预测

考虑了铸造凝固过程中铸件铸型的热胀冷缩速率的不同,导致铸件铸型之间产生细小空气间隙,使得铸件铸型之间的界面传热系数发生改变。采用三维绘图软件PROE对蜗轮毂进行三维建模,并通过有限元分析软件ANSYS在考虑到空气间隙存在的情况下对其进行铸造凝固过程的数值模拟,得到凝固过程中各时刻的温度场、温度梯度场、热应力场等的分布情况,预测了铸件可能出现缩孔缩松以及裂纹的部位,结果与实际生产结果相一致。     

界面热阻对π型铸件凝固过程温度场的影响

采用直接差分法求解热传导方程,对π型镁合金铸件凝固过程温度场进行模拟,研究界面热阻对温度分布的影响。结果表明:不同铸件/铸型热阻条件下,内外拐角处的温度先快速升高到极大值,随后缓慢减小趋于稳定。随着铸件/铸型热阻的增加,冒口部分热扩散层"梯形状"向"矩形状"转变,冒口之间的"U形"低温区域逐渐增大;随着铸型/空气热阻的增大,底座部分热扩散层增厚,温度逐渐增加;随着铸件/空气热阻的增大,铸件/空气向外传输热量的能力减弱,冒口区域优先凝固的优势减弱直到最终消失。     

压铸过程铸件-铸型界面换热行为的研究进展

综述了铸造过程中铸件/铸型界面换热行为的研究,重点对压铸过程进行阐述.介绍作者在压铸过程界面换热行为研究方面的工作进展.研究表明,压铸过程铸件-铸型界面换热系数是一个随着铸件厚度、工艺参数以及合金等因素变化的量,同时,换热系数与铸件凝固速率之间存在线形关系h=ηv ω.其中,η、ω为与铸型初始温度、铸件厚度以及铸件、铸型热物性参数相关的参数.