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。     

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.     

磨煤机双金属辊套外层金属卧式离心铸造的充型及凝固规律

使用ProCAST铸造模拟软件对磨煤机双金属辊套外层的卧式离心铸造充型和凝固过程进行了数值模拟,获得了锥形结构和圆柱形结构的磨煤机辊套外层金属的充型和凝固过程。对不同工艺条件下圆柱形辊套的充型过程进行了研究,探讨了铸型转速、浇注温度对卧式离心铸造充型及凝固过程的影响。结果表明:不同结构辊套的金属充型和凝固过程有很大的区别。圆柱形辊套的金属熔体以螺旋形充填型腔,而锥形辊套的金属熔体首先充填型腔两端,然后同时向中间推进。提高铸型转速有利于实现金属熔体的连续浇注,缩短充填时间;较高的浇注速度有利于充型过程的逐层充填。     

离心力场下铜合金熔体泡沫陶瓷过滤数值模拟

采用Surface Evolver 2.7及Rhinoceros 5.0软件,构建了以Weaire-Phelan模型为基本骨架的泡沫陶瓷三维几何模型,建立了离心力场下合金熔体泡沫陶瓷过滤的数学模型。采用数值模拟方法研究了离心转速、泡沫陶瓷孔径及厚度等对过滤效率、压力损失及出口熔体流速的影响。结果表明,泡沫陶瓷孔径和厚度是影响过滤效率和压力损失的主要因素;过滤效率和压力损失均随泡沫陶瓷孔径的减小而增加,随泡沫陶瓷厚度增大而增加;出口熔体流速随泡沫陶瓷孔径及离心转速的增大而增加,随泡沫陶瓷厚度的增加而减小。     

离心铸造AZ91D镁合金熔体充型流动规律研究

采用数值模拟方法,借助AnyCasting软件模拟了镁合金离心力场下的充型流动过程,研究了立式离心力场下离心转速、浇注温度和模具预热温度对AZ91D镁合金熔体充型流动的影响。结果表明:随着离心旋转速度的增加,合金熔体的充型能力增强,浇不足的缺陷得到改善;实验过程中浇注温度和模具预热温度对合金熔体充型时间影响不明显;研究了镁合金的流动性,结果表明实验结果和模拟结果相吻合。     

立式离心场下钛合金铸件缩孔缩松数值模拟

立式离心场下,合金熔体的临界补缩固相率随铸型转速及旋转半径的变化而变化,研究结果显示,随着铸型转速以及旋转半径的增加,临界补缩固相率逐渐增大.通过试算法建立了立式离心场下动态临界补缩固相率.同时通过数值模拟方式,研究了铸型转速、旋转半径、熔体过热度以及铸型型温对钛合金铸件缩孔、缩松的影响.结果显示,随着铸型转速和旋转半径的增加以及熔体过热度及铸型温度的升高,铸件的缩孔、缩松逐渐减少.     

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.     

基于数值方法的气体辅助注射模充填仿真

描述了气体辅助注射成型过程中熔体流动和气体穿透的基本规律,介绍了其充填模拟的数学模型和数值实施,并通过实例加以验证。     

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。     

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.     

立式离心场下钛合金熔体充填及凝固过程研究

研究立式离心场下不同铸造工艺参数对钛合金熔体的充填及凝固缺陷形成的影响。结果显示,立式离心场下得到的钛合金铸件质量优于重力场下的铸件。立式离心场下,合金熔体由于受离心力和科氏力的作用,沿着与旋转方向相对的型壁进行充填,且熔体的截面面积随充填长度的增加而逐渐减小,但是在内浇口处由于速度降低导致截面面积有所回升。此外,铸型的旋转方向,旋转半径及旋转速度直接影响铸件缺陷的形成。旋转方向直接影响合金熔体的充填顺序,进而影响合金熔体的凝固顺序及缺陷位置。实验结果显示,旋转半径及旋转速度的增加有利于减少铸件的缺陷体积。     

Application of transparent casting moulds prepared by additive manufacturing technology in hydraulic simulation

Hydraulic simulation is one of the critical methods to research the filling mechanism of molten metal in the casting process. However, it only performs on test pieces with relatively simple structures due to the limitation of the preparation method. In this study, the method of photocuring additive manufacturing was used to prepare the complex casting mould from transparent photosensitive resin. The pouring test was carried out under different centrifugal conditions, and the filling process of the gating system, support bars and other positions in the vertical direction was recorded and analyzed. The experimental results show that the internal liquid level and the filling process of the test piece prepared by this method can be observed clearly. The angle between the liquid surface and the horizontal plane in the test piece gradually increases as the centrifugal rotational speed increases, which means the filling process is carried out from outside to inside at high rotational speed. The velocity of the fluid entering the runner increases with the increase of rotational speed, but the filling speeds is less affected by the centrifugal speed at other positions. The liquid flow is continuous and stable during the forward filling process, without splashing or interruption of liquid droplets.

     

数值模拟在缸盖铸造充型过程研究中的应用

应用数值模拟的方法研究了发动机缸盖铸造的三维充型过程。使用有限单元法求解不可压缩牛顿体流动控制方程,用体积函数法跟踪金属液自由表面的移动。数值模拟预测了金属液充型过程的流动速度场和温度场,并对充型过程进行了评价。模拟结果为发动机缸盖铸造工艺参数提供有益的参考。     

Ti-15-3合金熔体离心浇注过程中流速分析

分析了金属型离心浇注Ｔｉ－１５Ｖ－３Ｃｒ－３Ｓｎ－３Ａｌ（Ｔｉ－１５－３）合金铸件过程中型腔内的流速分布,得出了离心浇注过程中充型速度Ｖ和时间ｔ与充型长度ｘ,以及转台的最大转动角速度ω０ｍａｘ与型腔直径Ｄ和长度Ｌ之间的关系。计算结果表明,离心浇注过程中,合金液的充型速度和时间是充型长度的函数,均随充型长度的增大而增大。转台的最大允许旋转角速度随型腔长度和直径的增大而减小。实验结果表明,当转台转速ω０为２８０ｒ／ｍｉｎ时,铸件内出现了气孔,从而验证了理论计算结果。     

离心铸造钛合金熔体补缩过程渗流流动物理模拟

采用相似物理模拟法,研究了离心力场下钛合金熔体补缩过程中渗流流体体积的变化规律,并与大断面充型流动进行了对比.结果表明:随着补缩时间和旋转速度的增加,补缩过程中渗流流体体积增大;同时随着流体粘度和多孔介质孔眼数的减小,补缩过程中渗流流体体积也相应增大;当铸型顺时针旋转时,浇道左侧相对于右侧,先进行补缩渗流;补缩过程中渗流流动与大断面宏观充型流动相比,在相同时间内,渗流流体体积减少.     

柴油机机体铸造充型过程有限元模拟

应用有限元法研究了12150V柴油机机体铸造的充型过程。使用有限法求解不可压缩牛顿流体流动控制方程,用体积函数法跟踪金属液自由表面的移动,预测了机体充型过程的流动速度场和温度场。以此为基础对机体铸造充型过程进行了评价,计算结果为发动机机体铸造工艺参数提供有益的参考。     

消失模铸造充型过程数值模拟

运用PROCAST软件对板形铸钢件的消失模充型过程进行了数值模拟。考察了阶梯式浇注系统的充型顺序以及底注式浇注系统的充型形态，另外研究了底注式浇注系统的浇注速度对缺陷形成的影响。模拟结果表明，消失模铸造中，金属液优先从阶梯式浇注系统的上层内浇道充型，充型前沿流动紊乱，铸件容易出现气孔或夹渣；对于底注式浇注系统，充型前沿的流动相对平稳，但过快的浇注速度同样会导致气孔或夹渣缺陷。     

Simulation of mould filling in lost foam casting process

In this investigation, an algorithm was developed to calculate the gas pressure at the melt/foam interface (gap) owing to degraded foam during mould filling in the lost foam casting process (LFC). The effect of back-pressure on mould filling was modelled using a new experimental function by the addition of a three-dimensional volume of fluid (3D-VOF) function. The molten flow and free surface were simulated using the solution algorithm-VOF (SOLA-VOF) numerical technique. To simulate the three-dimensional incompressible flow in the LFC, the pressure boundary conditions, heat transfer and foam gas pressure effect were modified. Finally, in order to verify the computational results of simulation, a thin plate of grey iron was poured into a transparent foam mould. The mould filling process was recorded using a 16 mm high-speed camera, then images were analysed frame-by-frame to obtain foam depolymerisation and gap volume during mould filling. The comparison of experimental and numerical results in the LFC filling sequence showed good agreement, which confirms the accuracy of the model. IJCMR/447     

消失模铸造铝液充型速度研究

研究了各工艺因素对消失模铸造铝液在型腔中平均流速的影响,结果表明,保温涂料及一定的涂层厚度有利于提高铝液的充型速度。浇注温度越高,直浇道空心面积率越大,铝液充型速度越快,模样厚度越大,铝液充型速度越慢。一定的直浇道长度及直浇道面积有利于提高铝液的充型速度。施加负压会使铝液的充型速度大大提高。