基于数值模拟改善下环类铸件椭圆度工艺研究

本文利用计算机数值模拟技术，预测大型下环类铸钢件生产中经常出现的变形及尺寸偏差等铸造缺陷，进而优化工艺，降低铸造成本。通过对水轮机下环的铸造工艺进行计算机数值模拟，掌握在铸件凝固过程中的应力变化，并验证应力数值模拟的准确性。通过对典型铸件工艺的数值模拟和验证研究，实现了数值模拟技术在生产中的实际应用，避免了工艺设计的盲目性，缩短了新工艺的设计周期和设计成本。 对铸件凝固过程进行应力数值分析，可以更好地了解铸件凝固过程中应力和变形的动态变化，在此基础上进行尺寸精度控制，为实际生产提供科学指导。     

大型曲轴的铸造工艺

使用华铸模拟软件，对曲轴铸造的凝固过程进行了数值模拟，对比分析了原工艺产生缺陷的部位和原因。在此基础上，优化了铸造工艺。模拟分析显示,新工艺实现了曲轴的顺序凝固，消除了缩孔、缩松。生产实践表明，新工艺生产的曲轴内部组织致密，满足其技术要求。     

温度梯度对致密厚壁铸钢件工艺设计的重要性

对精加工表面磁粉探伤后出现大量微细磁痕的铸钢大链轮的原铸造工艺进行了凝固数值模拟分析 ,认为缺陷是由于顺序凝固方向上温度梯度过于平缓所致的微小缩松 ,对缺陷部位进行纵横截面的切片金相分析印证了模拟分析是正确的。据此 ,本着增大凝固方向上的温度梯度的原则用数值模拟技术进行了 15种方案的工艺优化计算并结合现场生产确定了优化方案 ,实际浇注结果表明 ,方案是成功的。用同样的原理和方法对系列轴承座的铸造工艺进行了优化并在实际中获得了成功。进一步讨论说明 ,要获得致密的铸钢基体 ,在铸造工艺设计中应注意使凝固方向上的温度梯度足够大以使液 -固界面的推进方式向逐层凝固的方式靠近。     

铸件凝固模拟进展和国内外应用现状

综述了计算机对凝固铸件数值模拟的历史发展过程，国内外研究人员和机械在此方面的研究成果以及凝固模拟在各国的应用现状，对于铸件凝固模拟的理论研究和软件开发具有一定的作用。     

铸件凝固过程三维组织形貌模拟晶粒尺寸预测研究

铸件力学性能的优劣取决于铸件在凝固期间形成的微观组织，有效地控制微观组织的形成过程，使铸件获得优良的力学性能，是行业技术进步的奋斗目标。为了准确预测出晶粒形核、生长、吞并、阻碍等过程，就必须找到一种可靠的模拟手段，以再现微观组织形貌。这一研究先后经历了定性模拟、半定量模拟和定量模拟阶段。由定点形核到随机形核，许多著名的凝固和模拟专家都做了大量的工作。在宏观范围内，使用有限差分和有限元法可以计算稳态或非稳态条件下，二维或三维复杂铸件的传热、传质过程。这些方法以连续方程为基础，通常假设凝固始于液相线…     

铝合金汽车轮毂铸件凝固过程缺陷CAE分析

用对比定量的方法研究了浇注温度、模具预热温度对模具温度场的影响,探讨了冷却方式、浇注速度及模具结构对铸件缺陷的影响.运用某铸造模拟软件对其模具及铸件进行了压铸过程温度场分析和轮毂低压铸造充型及凝固过程做了模拟分析,介绍了铸件缺陷-缩松,缩孔的成因,利用CAE技术分析了铝合金汽车轮毂在凝固过程中浇注速度、冷却方式对缩松,缩孔的影响。     

电磁凝固技术在冶金工业中应用的探索

介绍了电磁场对材料凝固组织的影响,从毛坯件热加工生产方法的选用、特种铸造电磁凝固技术及改变电磁凝固过程中电磁场的作用方式、凝固方式和作用参数等几个方面阐述了电磁凝固技术在冶金工业中应用发展的推断和设想.     

凝固组织计算机微观模拟技术的现状与发展

对近年来计算机技术在凝固组织的模拟方面的进展情况做了较全面的评述，比较了相关的理论模型，分析了利用各种数值模拟技术所取得的成果。     

三维凝固过程温度场可视化研究

凝固过程是一个动态过程，它的数值模拟通常会得到大量的数据结果。软件用户对这些繁琐的数据难以进行分析并做出准确及时的判断，故凝固过程的三维动态模拟显得特别重要。为此提出基于一个特定临界固相率的模拟动态凝固过程的方法，逼真、客观地反映出铸件的凝固过程，能够很好地预测缩孔、缩松缺陷的大小和位置。     

轧钢机轴承座铸造工艺与生产控制

凝州模拟技术是采用计算机及三维软件对铸件的充型凝固过程进行数值模拟，并对得到的数据进行处理分析．     

压铸件铸造缺陷的计算机模拟与预测研究

压铸件铸造缺陷的分析及预测研究对保证压铸质量具有非常重要的意义。针对复杂、小型、薄壁压铸件的收缩缺陷，综合考虑了压铸件形状及其凝固过程中温度变化对缩孔缩松及气孔发生的影响机理，在其凝固过程温度场数值模拟的基础上提出了一种新的压铸件缩孔缩松判据。应用该判据对压铸件收缩缺陷和气孔缺陷的发生及危险部位进行了模拟预测，并对模拟预测的结果进行了可视化显示。预测结果与压铸件缺陷实际发生情况一致。     

RT工艺凝固过程中铸件尺寸精度的热力耦合分析

保证精密铸造中铸件的几何尺寸精度是ＲＴ工艺中十分关键的技术环节。论述了铸造凝固过程分析中的非线性及热力耦合问题,采用热力耦合分析的方法对典型件凝固过程的尺寸精度进行了分析,数值分析结果与实验结果吻合;并将其应用于汽车覆盖件凹模尺寸精度的分析,数值分析结果与实际铸件吻合。证实对铸件／铸型边界模型进行的处理、对有限元分析的时间步长及收敛准则的选取,以及采用热力耦合的分析方法对ＲＴ工艺凝固过程中铸件尺寸     

基于网格的铸造凝固过程数值模拟系统

针对铸造凝固过程数值模拟技术存在的缺陷,研究了如何将计算机模拟技术与网格技术相结合,提供强大的网格计算服务,为企业节约生产成本.本系统采用了基于开放网格服务结构的网格体系结构和Globus3.0的网格工具包,构建了基于网格的并行模拟系统.     

汽车缸套离心铸造凝固数值模拟研究

建立汽车缸套离心铸造凝固过程的数学及物理模型,对汽车缸套离心铸造的凝固过程进行数值模拟,得到汽车缸套离心铸造过程中的温度场、液固相分布及缩孔缩松状况。结果表明:采用数值模拟分析能够使汽车缸套的高速、高温、复杂的卧式离心铸造过程可视化,并可方便地通过改变铸造参数来分析对铸造效果的影响;合适的铸型转速会对充型产生较大的影响,过小则会产生雨淋现象,过大则会使充型不连续;为减少铸件外表面及端面与内表面中心部分凝固速度的差距,可以适当提高铸型的预热温度。     

Numerical simulation of the aluminum alloys solidification in complex geometries

The process of mould design in the foundry industry has been based on the intuition and experience of foundry engineers and designers. To bring the industry to a more scientific basis the design process should be integrated with scientific analysis such as heat transfer. The production by foundry techniques is influenced by the geometry configuration, which affects the solidification conditions and subsequent cooling. Numerical simulation and/or experiments make possible the selection of adequate materials, reducing cycle times and minimizing production costs. The main propose of this work is to study the heat transfer phenomena in the mould considering the phase change of the cast-part. Due to complex geometry of the mould, a block unstructured grid and a generalized curvilinear formulation engaged with the finite volume method is described and applied. Two types of boundary conditions, diffusive and Newtonian, are used and compared. The developed numerical code is tested in real case and the main results are compared with experimental data. The results showed that the solidification time is about 6 seconds for diffusive boundary conditions and 14.8 seconds for Newtonian boundary conditions. The use of the block unstructured grid in combination with a generalized curvilinear formulation works well with the finite volume method and allows the development of more efficient algorithms with better capacity to describe the part contours through a lesser number of elements.     

套类铸钢件凝固特性的数值模拟

用数值模拟法研究了不同壁厚、不同内径的套类铸钢件在普通砂型铸造条件下的凝固时间分布规律和凝固系数的变化,有助于认识此类铸件凝固特性和热节位置,对防止成形过程中产生收缩缺陷十分必要。     

Premature melt solidification during mold filling and its influence on the as-cast structure

Premature melt solidification is the solidification of a melt during mold filling. In this study, a numerical model is used to analyze the influence of the pouring process on the premature solidification. The numerical model considers three phases, namely, air, melt, and equiaxed crystals. The crystals are assumed to have originated from the heterogeneous nucleation in the undercooled melt resulting from the first contact of the melt with the cold mold during pouring. The transport of the crystals by the melt flow, in accordance with the socalled “big bang” theory, is considered. The crystals are assumed globular in morphology and capable of growing according to the local constitutional undercooling. These crystals can also be remelted by mixing with the superheated melt. As the modeling results, the evolutionary trends of the number density of the crystals and the volume fraction of the solid crystals in the melt during pouring are presented. The calculated number density of the crystals and the volume fraction of the solid crystals in the melt at the end of pouring are used as the initial conditions for the subsequent solidification simulation of the evolution of the as-cast structure. A five-phase volume-average model for mixed columnar-equiaxed solidification is used for the solidification simulation. An improved agreement between the simulation and experimental results is achieved by considering the effect of premature melt solidification during mold filling. Finally, the influences of pouring parameters, namely, pouring temperature, initial mold temperature, and pouring rate, on the premature melt solidification are discussed.     

强制风冷在大型铸钢件砂芯上的应用

通过活动横梁铸件简化模型研究了冷铁、自然风冷和强制风冷对厚壁回转体大型铸钢件凝固时间和砂芯温度场的影响。砂芯采用强制风冷铸件凝固时间最短,而采用冷铁不能缩短铸件凝固时间。通过对比不同冷却条件砂芯的温度场发现无强制冷却砂芯和冷铁砂芯分别在13 h和12 h出现热饱和现象,随后砂芯中心到铸件的温度梯度转为负值,砂芯向铸件输送热量;而砂芯采用自然风冷和强制风冷时从砂芯中心到铸件建立了正的温度梯度,能有效吸收铸件凝固期间释放的热量而改善其冷却条件;强制风冷对流换热系数高,冷却作用明显。对活动横梁铸件原始工艺改进,砂芯采用强制风冷;模拟结果与原始工艺相比缩孔位置上移,表明冒口补缩能力增强;同时砂芯实测温度场与模拟温度场相吻合,验证了模拟结果的可行性,由于砂芯在高温热作用下的时间短,经改进工艺所生产的活动横梁铸件中心孔表面无机械粘砂。     

改进元胞自动机法数值模拟高温合金凝固过程枝晶生长行为

提出了一种改进元胞自动机方法,该法充分考虑了溶质场和热扩散对枝晶生长的作用,并基于溶质场方程的27点离散格式,对多元高温合金凝固时的枝晶生长行为进行了数值模拟和试验对比,研究了枝晶生长形貌演变和单晶叶片铸件杂晶形成规律。结果表明:增大过冷度能促进枝晶快速生长,但由于溶质富集,单晶粒枝晶尖端生长速率随时间延长而逐渐减小;当冷却速率较低时,铸件等截面区域偏离热流取向的枝晶会淘汰与热流取向相同的枝晶;在定向凝固枝晶生长中,等温线内凹温度场中的变截面区域易形成杂晶;上述模拟计算结果和试验结果及相关文献的研究结果一致,该改进元胞自动机方法具有一定的有效性和实用性。     

铸件凝固过程数值模拟影响因素研究

对铸件凝固过程数值模拟影响因素及流程进行了研究。并采用华铸和ProCAST软件分别对轴承盖铸件凝固过程进行了分析及软件应用比较。根据凝固模拟的结果及铸造缺陷情况及其与实际浇铸的情况对比,得出了相应的铸型瞬时充满简化假设条件的有效性等结论。