采用非线性估算法对铸造界面传热系数的研究

以试验中测得的铸件和铸型接触界面上的不同位置的温度为前提,利用有限元分析软件ANSYS模拟了铸造凝固过程的温度场,分析了在考虑热阻和不考虑热阻的情况下,计算结果对数值模拟准确性的影响;采用Beck非线性估算法求解了铸件和铸型间的界面传热系数,发现了金属铸造界面传热系数随时间的变化规律,以及铸型厚度对界面传热系数的影响.     

典型环形铸件凝固过程的界面换热系数分析

为了提高铸造数值模拟软件精度,考虑到外砂型和内砂芯的传热过程差异性,针对典型铝合金环形铸件设计了砂型重力铸造过程测温实验,建立了环形铸件外砂型及内砂芯的界面热流和界面换热系数的反算数学模型,利用MATLAB软件编写界面换热系数反算程序.结果表明,铸件凝固过程中铸件/内砂芯的界面换热系数始终大于铸件/外砂型的界面换热系数...     

Al-Si合金(A357)重力铸造充型及凝固过程模拟

利用多通道数据采集系统对铸件特定部位的温度进行测量,以掌握该点的凝固和补缩,并利用O lym pu s金相显微镜观察铸件关键部位的宏观组织,进而分析其凝固方式.用商业化模拟软件Z-C ast对铝合金拉伸试棒充型及凝固过程进行模拟,对实际浇注实验中测试点的温度场进行模拟,并将模拟结果与实验结果进行比较.结果表明,当金属铸型的预热温度较低时,必须采用较高的浇注温度才能够使铸型充满,试棒在凝固过程能够得到有效补缩,从而消除了由于糊状凝固造成的显微缩松.铸造模拟软件Z-CA ST能够准确的模拟铝合金铸件充型凝固过程,提供较准确的流场、温度场信息,预测缺陷及其出现位置.     

薄壁铸件反重力铸造充型和传热的数值模拟研究

利用ＳＯＬＡＶＯＦ方法，通过二维流场和三维温度场的耦合计算，对铝合金薄壁件反重力铸造进行了数值模拟研究。研究结果表明：铝合金薄壁件反重力铸造充填流体形态的基本特征是“反向充填”（适应３ｍｍ以上铸件）；充型结束时的温度场由充填流体形态决定；充型速度对充填流体形态的基本特征影响不大。     

厚大断面球铁铸件凝固过程的数值模拟

应用计算机对厚大断面球铁铸件的凝固过程进行了温度场的数值模拟，提出了铸型受热辐 铁水浸泡的初始温度分布函数，并考虑了结晶潜热和强制冷却工艺等因素，使模拟精度高，误差在５％以内，为研究厚大断面球铁铸件的凝固规律提供了较可靠的参考依据。     

热型连铸工艺凝固过程的数值模拟

采用直接差分的方法对热型连铸工艺凝固过程的稳定温度场进行了模拟,绘制了热型连铸工艺凝固过程的温度曲线,分析了铸型出口温度、冷却条件、连铸速度和型内金属液温度对凝固温度曲线的影响,铸型出口温度、冷却条件、连铸速度依次为影响液固界面的主要因素,型内金属液温度对液固界面的影响很小。     

高温合金铸件凝固过程模拟的CA-FE法

运用现代造型软件PRO/E和有限元分析软件ANSYS,并且利用MATLAB软件的计算功能和图形功能,实现了对复杂高温合金铸件凝固过程的温度场和微观组织的仿真;同时耦合了铸件凝固过程模拟的微观动力学模型和宏观温度场模型,建立起实用高效的CA-FE集成模拟法。运用该模拟法研究某航天发动机高温合金铸件,得到其凝固过程的温度场及其微观晶粒组织,模拟结果和实际符合较好。     

大高径比ZA27合金铸件挤压铸造应力场模拟

大高径比挤压铸件成形时的一个显著特征是压力沿着轴向分布严重不均.作为挤压铸造中的一个重要参数，比压严重影响铸件的组织和性能.利用有限元法对大高径比ZA27合金柱形挤压铸件凝固过程中的压力分布进行了热力耦合数值模拟，分析了铸件比压与显微组织和力学性能的关系.通过改变铸件与模具之间的摩擦系数、高径比，对铸件内部比压分布进行了数值模拟，讨论了工艺参数对比压力分布的影响情况，取得了令人满意的结果.     

台车凝固过程的数值模拟和工艺优化

针对具体台车铸件进行了凝固过程温度场的数值模拟，简述了计算过程的原理方法，根据模拟结果，对原铸件的生产工艺进行了优化，并按优化后的工艺过程组织实际生产，获得了较为满意的结果。     

基于人工神经网络的凸轮轴铸造过程数值模拟优化研究

在实测铸铁凸轮轴铸造温度场的基础上，研究了人工神经网络技术在铸造数值模拟优化中的应用。首先采用三维有限元方法模拟了凸轮轴充型凝固过程的温度分布。在温度场实测方案中，设计了7个热电偶测温点。通过实测数据与模拟数据的比较，确定有限元模拟的最大相对误差为4．54％，CPU时间为3200s。人工神经网络采用了基于自适应学习率一动量项的误差反向传播梯度下降算法，并以温度场实测数据及有限元模拟数据为样本，进行了充型凝固数值模拟的优化。神经网络优化处理后模拟的最大相对误差为1．98％，CPU时间为670s，从而在模拟精度和效率上均优于传统有限元法。在铸造过程模拟中引入神经网络优化具有良好的可行性。     

Design of process parameters for direct squeeze casting

On the basis of the analysis of solidification interval and temperature distribution of components manufactured by the squeeze casting method,formulas for calculating the solidification interval and compaction pressure were deduced according to the principal request that the compaction pressure should be equal to or greater than the plastic deformation resistance of the forming component when solidification ended.The solidification interval was proven to be associated with many factors,such as weight of the component,specific heat of the alloy,latent heat,pouring temperature,component temperature at the end of solidification and heat-transfer coefficients.The compaction pressure was related to the strain rate,deformation temperature,and dimension of the de- forming component.The solidification interval and compaction pressure calculated by the formulas deduced in this article were adopted in the production of 45 steel bidirectional chapiter valves,and components with excellent performance were manufactured.     

Heat Transfer at Metal-mold Interface During Squeeze Casting

ＨｅａｔＴｒａｎｓｆｅｒａｔＭｅｔａｌ－ｍｏｌｄＩｎｔｅｒｆａｃｅＤｕｒｉｎｇＳｑｕｅｅｚｅＣａｓｔｉｎｇＬＩＵＺｕｙａｎ；ＺＨＡＮＧＪｉｎｓｈｅｎｇ；ＨＵＯＷｅｎｃａｎ（刘祖岩，张锦升，霍文灿）（Ｄｅｐｔ．ｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄ...     

拉坯速度对连铸大方坯凝固的影响

结合现场研究,利用显式有限差分法计算出不同工艺条件下的铸坯凝固情况;进行了拉坯速度对出结晶器坯壳厚度、铸坯表面温度、铸坯凝固终点位置和铸坯质量影响的模拟分析研究.模拟结果表明,拉速对铸坯表面温度和凝固终点的影响较大,随拉速的增大,表面温度升高,出结晶器坯壳厚度减薄,铸坯液相穴拉长.     

Thermal-stress simulation of direct-chill casting of AZ31 magnesium alloy billets

Two-dimensional (2D) transient coupled finite element model was developed to compute the temperature and stress field in cast billets, so as to predict the defects of the I-type billets made from AZ31 magnesium alloy and find the causes and solutions for surface cracks and shrinkages during direct-chill (DC) casting process. Method of equivalent specific heat was used in the heat conduction equation. The boundary and initial conditions used for primary and secondary cooling were elucidated on the basis of the heat transfer during the solidification of the billet. The temperature and the thermal-stress fields were simulated with the thermal-structural coupled module of ANSYS software. The influences of casting parameters on the distributions of temperature and stress were studied, which helped optimize the parameters (at pouring temperature of 680 °C, casting speed of 2 mm/s, heat-transfer coefficient of the second cooling equals to 5 000 W/m²·°C⁻¹). The simulation results of thermal stress and strain fields reveal the formation mechanism of some casting defects, which is favourable for optimizing the casting parameters and obtain high quality billets. Some measures of controlling processes were taken to prevent the defects for direct-chill casting billets. Funded by the 973 National Grand Theoretical Research Program(No. 2007CB613700), the National Sci&Tech Support Program(No. 2007BAG06B04), National Natural Science Foundation of China (No. 50725413), and the Natural Science Foundation of Chongqing(No. CST, 2007bb4413)     

宽板坯凝固前沿轻压下率模型的研究

结合连铸坯凝固规律及轻压下技术改善铸坯中心偏析的冶金原理,建立宽板坯轻压下率理论模型。根据某厂连铸宽板坯实际生产条件,以传热模型计算的铸坯凝固温度数据作为轻压下率模型计算条件,分析拉速、浇注温度、坯壳凝固收缩特性对铸坯轻压下率的影响规律。结果表明,在相同的拉速和浇注温度条件下,铸坯轻压下率沿拉坯方向的分布总体呈减小趋势;拉速较高时的起始轻压下率小于拉速较低时对应的起始轻压下率;拉速与平均轻压下率呈线性递减关系：拉速每升高0.1m/min,平均轻压下率减小0.015mm/m;浇注温度越低,轻压下区起始轻压下率的值越高;浇注温度对平均轻压下率的影响较小,浇注温度每升高10℃,平均轻压下率仅减小0.002 5mm/m;铸坯外部凝固坯壳的收缩对整个轻压下区平均轻压下率的贡献量为20.4%～22.3%。     

电渣熔铸中熔池深度及其控制的计算机模拟研究

基于一种电渣熔铸凝固结晶过程的三维元胞自动机模型，对电渣熔铸凝固过程进行了计算机模拟－ 就电渣熔铸过程中金属熔池深度的变化以及电极熔速、渣温、铸件尺寸和散热系数对它的影响进行了一系列计算机模拟试验－ 结果再现了电渣熔铸中一些已确认的现象，而对其它未知因素则获得了有意义的明确结果－     

非晶合金凝固过程模拟与界面换热关系

为了准确模拟块体非晶合金凝固过程的温度场,对浇注温度为840℃的非晶合金凝固期间的温度场进行了数据采集.根据界面换热模型与热量守恒定律建立了液固相与铜模之间的界面换热关系式,从而实现了对非晶凝固温度场的模拟.结果表明,合金与铜模之间的界面换热系数随温度的增加而增大.合金在液态阶段降温曲线的模拟值与实测值基本吻合,且当凝固温度降至500℃后,二者偏差也较小.利用界面换热模型并结合实测温度场可以表征非晶合金凝固时的界面换热关系.     

Mechanism of Flowing Stop of Al-Si Alloys in EPC Process

ＭｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＦｌｏｗｉｎｇＳｔｏｐｏｆＡｌ－ＳｉＡｌｌｏｙｓｉｎＥＰＣＰｒｏｃｅｓｓＷＥＩＺｕｎｊｉｅ；ＡＮＧｅｙｉｎｇ（魏尊杰，安阁英）（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ．ａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｂｉｎｉｎｓｔ...