铸造铝合金圆锭温度场试验研究和数值模拟

通过试验设备测定了半连续铸造100mm铝合金圆锭温度场分布,以此为基础,通过反算法得到直接冷却半连续铸造铝合金水冷段换热系数与铸锭表面温度的关系。计算表明,随着铸锭表面温度的降低,传热系数逐渐增大;在温度由400℃降至130℃的过程中,传热系数急剧增大,温度在130℃左右时达到最大,其值约为23kW/(m2·K);当温度继续降低时,铸锭表面传热系数又迅速减小。用三维有限元方法对铸造过程的凝固规律进行了数值模拟,结果发现模拟值和试验值基本符合。     

低频电磁铸造铝合金结晶器材料对磁场的影响

低频电磁场作用下铸造铝合金过程中,优化的结晶器应该在电源频率相同、较低的电流下在铝熔体内部能够获得所需要的磁场强度.结合生产实际情况,设计出工业上实用的低频电磁铸造铝合金结晶器.在结晶器外套材料的不同情况下,对低频电磁铸造铝合金过程的电磁场进行了三维有限元数值模拟.模拟结果表明,当结晶器外套为软磁材料时,铝熔体内部磁场强度得到明显加强.     

铝合金动圈骨架低压铸造工艺数值模拟研究

动圈骨架是电动振动台的核心构件,低压铸造因金属液平稳充型、顺序凝固,适合生产存在薄壁的铸件。基于ProCAST软件对ZL302铝合金动圈骨架进行低压铸造数值模拟,设置浇注温度为690～730℃,砂型预热温度为30～100℃,保压压力为23～33 kPa。采用正交试验研究浇注温度、砂型预热温度、保压压力对铝合金动圈骨架低压铸造成形的影响。结果表明,随着浇注温度升高,金属液充型效率提高,铸件的缩孔缩松率降低;砂型预热温度升高对金属液充型效率影响较小,但延长铸件凝固时间,有利于铸件补缩;低压铸造凝固过程中提高保压压力,有利于铸件补缩,铸件内部缩孔缩松体积由0.13 cm³降至0.11 cm³。实际生产过程中,在保证砂型强度的前提下,适当增加保压压力以减少缩孔、缩松缺陷。     

低压铸造铝合金轮毂铸造应力的数值模拟

利用流体模拟软件FLOW-3D对轮毂在低压铸造过程中的应力进行了模拟研究.结果表明,应力集中的位置与轮毂实际产生裂纹的位置一致.在这个基础上,对轮毂的模具结构进行了分析,发现由于模具结构不合理导致应力集中,改进结构后消除了应力集中现象.     

低频电磁热顶铸造7050铝合金铸锭的表面质量和组织

在传统热顶铸造基础上,开发了一种新的热顶铸造结晶器,并在铸造过程中施加低频电磁场;得出了稳定铸造φ500mm 7050高强铝合金铸锭的工艺条件,当电磁场频率为15 Hz、磁场强度为10000 A/m时,铸造出了表面光滑的铸锭.采用偏光显微镜(Leica DMI)观察试样,分析试样的微观组织.试验结果表明:铸造过程中施加低频电磁场能提高铸锭的表面质量,细化铸锭的内部组织,抑制铸锭内部裂纹的产生.总结了低频电磁铸造改善表面质量和细化组织的原因以及低频电磁场对液穴形状的影响.     

铝合金车轮低压铸造工艺数值模拟及应用

运用View-Cast软件对铝合金车轮的低压铸造过程进行了数值模拟,研究了凝固过程中温度场的分布,预测铸件在轮辐与轮辋连接部位可能出现的缺陷,分析了缺陷形成机理以及缺陷的分布规律,并提出了抑制缺陷产生的措施.研究结果表明,在上模和下模上设置冷却管改善了冷却能力,证明了管形冷却器是减少轮辋与轮辐连接处缺陷的有效方法.通过对实际铝合金车轮铸件X射线探测和力学性能的测试,模拟结果进一步被验证了.     

铝合金轮毂连接盘挤压铸造数值模拟

采用ProCAST软件对6061铝合金轮毂连接盘挤压铸造过程进行模拟.研究了浇注温度、模具预热温度、比压对铸件缩孔缩松的影响.结果 表明,浇注温度700℃、模具预热温度300℃、比压50MPa为最佳铸造方案.     

汽车铝合金排水管倾转铸造数值模拟

以汽车用铝合金排水管倾转铸造作为研究对象,运用AnyCasting软件对铝合金排水管铸件在重力下及倾转条件下的充型、凝固过程进行了数值模拟。通过对模拟结果数据进行定量分析,发现对于结构较为复杂且长度与厚度比差值较大的薄壁铸件,与重力浇注相比,倾转浇注具有较低且平稳的充型速度、充型压力自下而上分布均匀、排气效果好、卷气以及缩孔倾向小等特点,大大提高了铸件质量以及工艺出品率。     

铸造铝合金圆锭温度场实验研究和数值模拟

通过设备测定了半连续铸造Φ100mm铝合金圆锭温度分布,以此为基础,通过反算法得到直接冷却半连续铸造铝合金水冷段换热系数与铸锭表面温度的关系。计算表明,随着铸锭表面温度的降低．换热系数逐渐增大;在温度由400℃降至130℃的过程中,换热系数急剧增大,温度在130℃左右时达到最大,其最值大约为23000W/(m~2·K);当温度继续降低时,铸锭表面换热系数又迅速减小。并用三维有限元对铸造过程的凝固规律进行了数值模拟,模拟值和实验值基本吻合。     

硬铝合金圆坯电磁软接触铸造过程温度场模拟研究

对圆坯电磁软接触铸造过程中的温度场进行了数值模拟分析,研究了电磁场参数感应热、安培匝、频率以及下拉速度、结晶器壁厚、结晶器开缝数对熔体温度场的影响,研究表明施加电磁场后使得熔体内温度趋于均匀;熔体的温度对拉速非常敏感,拉速每增加0.01m/s,结晶器内熔体平均温度降低量减少约30K;施加电磁场之后熔体平均温度随着安培匝的增加而升高;在其他参数固定前提下,结晶器壁厚每降低1mm熔体温度平均升高约1.6K;开缝数每增加一个,平均温度增加约0.2K;在其他参数固定前提下,频率对温度场的影响不明显。     

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。     

超声及电磁场对铝合金熔体影响的数值模拟及试验研究

针对铝合金熔体的超声及电磁搅拌处理过程,创建了超声场、电磁场、流场和温度场的数学模型,并采用COMSOL Multiphysics软件求解模型,得到了超声场、电磁场和超声/电磁复合场对铝合金熔体内流场和温度场的分布规律,并通过试验对模拟结果进行了验证。结果表明,增加超声功率使得声压幅值和流场的流动速率均随之增加,同时会使熔体的温度梯度逐渐减小;施加电磁场后产生的电磁搅拌改变了熔体的流动方向且使熔体的流动速率显著增大,这对熔体的温度分布产生了较大影响;在超声和电磁复合场下,电磁场比超声场对熔体流场和温度场的影响更大,且占主导地位。数值模拟结果和试验结果符合较好。     

电磁连铸系统磁场的数值模拟及试验研究

以电磁场理论为依据，建立了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，得出了结晶器内磁场的分布规律；并且进行了铝合金电磁连铸的成型试验，研究了工艺参数对铸锭表面质量的影响；用有限元法数值模拟了感应线圈位置以及感应线圈与结晶器间距对成型系统内磁感应强度和分布的影响。结果表明：磁感应强度的最大值位于感应线圈的中心位置；感应线圈与结晶器间的距离增大，磁感应强度明显减小，5～10mm的间距对电磁连铸过程较为有利。研究结果表明合理设计电磁连铸系统有利于得到分布合理的磁场，提高电源效率，确定合理的工艺参数可以保证电磁连铸的顺利进行并有利于改善铸坯的内外部质量。     

铝合金支架压铸数值模拟及压铸工艺研究

利用ProCAST铸造模拟软件,对铝合金压铸件支架充型、凝固过程进行了数值模拟,得到了速度场、温度场的分布和变化规律。结果表明,浇注温度对压铸铝合金的模拟结果影响最大,其次为模具预热温度、充型速度。本试验条件下得到的优化工艺参数:浇注温度为600℃,模具预热温度为200℃,充型速度为2.5m/s。按照优化后的压铸工艺参数进行生产,得到了合格的铸件。     

TiAl基合金连杆件底漏式真空吸铸数值模拟

利用ProCAST数值模拟技术对TiAl合金汽车发动机连杆铸件底漏式真空吸铸过程的充型过程、凝固过程、缩孔缩松缺陷形成进行了模拟。研究了底漏式真空吸铸的几个主要参数,如吸口直径、浇注温度、浇注速度,对连杆铸件充型凝固过程和缩孔、缩松缺陷的影响规律,得到了TiAl合金底漏式真空吸铸的优化工艺参数图。     

镁合金半固态铸造工艺及其数值模拟研究进展

综述了镁合金半固态铸造成形工艺的发展,展望了该种成形工艺在我国的应用前景及意义。同时,简单介绍了数值模拟技术在镁合金固态加工方面研究的进展,最后提出了我国镁合金半固态成形技术上亟待解决的几个问题。     

铝合金下壳体压力铸造充型与凝固过程的数值模拟

利用ProCAST软件对铝合金压铸件下壳体充型、凝固过程进行了数值模拟,得到了速度场、温度场的分布和变化规律.据此提出了减少缩孔、缩松数量的优化方案.结果表明,降低浇注温度、增大压射比压,降低模具预热温度都能够有效控制缩孔、缩松的数量.按照优化后的压铸工艺参数生产出了合格的铸件.     

电磁充型低压铸造对铝合金铸件性能的影响

研究了电磁充型铸造对铝合金铸件组织性能的影响。利用正交试验和金相分析的方法，确定了主要影响因素。试验结果表明：电流磁场强度和循环时间对于ZL104铸件性能影响程度大小的顺序是磁场强度〉电流〉循环时间；在电磁场作用下ZL104合金铸件的金相组织细化、力学性能有显著提高。