离心铸造充型及凝固过程数值模拟

采用数值模拟技术优化进而控制生产,使离心铸造科学化生产是离心铸造技术提高的关键.本文借助流体流动方程及传热方程建立并开发了离心铸造数值模拟模型及软件,为科学指导离心铸造生产提供了科学保障和有效手段.     

离心铸造凝固过程的流场和温度场数值模拟

离心铸造高速钢轧辊的质量和性能取决于离心铸造过程金属液流的流动和温度变化规律.本文建立了高速钢复合轧辊卧式离心铸造在凝固过程中金属液传热和流动的三维耦合模型,采用大型CFD软件FLUENT求解得到重力和离心力作用下的温度场、流场分布,并讨论了金属液自由液面呈偏心分布的原因.分析结果对离心铸造过程中流场的认识和工艺优化设计具有参考意义.     

离心铸造复合轧辊凝固过程的数值模拟和微机监控

本文使用有限元方法对离心铸造复合铸铁轧辊凝固过程进行了数值模拟,建立了离心铸铁轧辊复合层凝固过程温度场模型。数值模拟技术可以从理论上预测凝固规律,并可辅助轧辊生产工艺设计,在此基础上研制了以MCS—51系列8031单片机为主控单元的微机化红外测温监控系统。该系统通过键盘通讯、数据采集及运算可以预报离心浇注机停机时间和温度,并可打印输出采样温度和时间,实现复合轧辊生产的微机监控。微机化红外测温监控系统已在生产中应用,防止了废品,有效地提高了离心铸造复合轧辊的质量,取得了良好的经济效益。     

TiAl基合金排气阀立式离心铸造充型及凝固过程数值模拟

以N-S方程、连续性方程及Fourier导热方程为基础，结合离心力、重力及Coriolis力，在实验的基础上建立了立式离心铸造充型过程及凝固过程数学模型．并且依据此模型对TiAl基合金排气阀立式离心铸造过程温度场、流场及压力场进行了数值模拟．数值模拟结果表明，离心铸造的充型过程存在正向和反向两个充填过程，在入口处易出现卷气缺陷．凝固过程也存在正向和反向两个凝固顺序，在靠近先充填一侧易于形成偏轴线缩松缺陷．     

灰铁冷型壁厚对离心铸造轧辊外层凝固影响的数值模拟

根据卧式离心浇注的特点,建立了离心轧辊外层凝固速度的理论数学模型,通过Procast软件模拟在不同灰铁冷型壁厚条件下,外层铁水凝固速度与冷型壁厚的关系,确定了最佳冷型壁厚.     

电磁离心凝固过程熔体流动和传热的有限元数值模拟

利用电磁流体动力学有关理论,建立了电磁离心凝固过程熔体流动与热量传输的耦合分析模型,采用有限元法对电磁离心凝固过程进行了分析,得出了瞬态速度场和温度场。分析结果表明,电磁离心凝固过程中,正是由于电磁力引起的受迫对流运动,对金属熔体起电磁搅拌作用并使晶粒得到细化,从而提高铸件质量。     

铸钢套筒离心铸造充型过程数值模拟

针对离心铸造铸钢套筒生产方法的工艺特点,对金属液体的流动、传热进行分析,考虑了向心加速度和科里奥利加速度,成功建立了描述这种铸造方法充型及凝固特性的数学模型.并利用数值模拟技术,在Visual C 6.0平台上,对铸钢套筒铸件的形成过程进行了可视化仿真.实际应用表明,可以达到验证现有方案,优化铸造工艺的目的.     

离心铸造复合管外层充型与凝固数值模拟

Procast离心铸造模块不能直接用于卧式离心铸造。通过分析两种离心铸造的充型特点与受力情况,提出了卧式离心铸造的模拟方法,结果表明充型与凝固过程温度场的变化规律与实际一致。复合管两层浇注时间间隔直接影响到铸件的品质。提出了复合管内外层浇注时间间隔的确定方法。对不同工艺参数下卧式离心铸造外层金属液充型和凝固过程进行数值模拟,获得了各工艺参数对金属液充型及第二层浇注时间间隔的影响规律。     

箱体低压铸造过程的数值模拟

以计算流体力学和计算传热传质学作为理论基础,利用大型模拟软件ANSYS对箱体的低压铸造过程进行了数值模拟,分析了铝合金在低压铸造充型过程中的流场以及凝固过程中的温度、固相分数的分布情况,预测铸件可能出现的缺陷,为优化铸造工艺和模具设计提供参考。     

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。     

镁合金离心铸造工艺数值模拟研究

为研究镁合金在卧式离心铸造条件下的流动性,以AZ31B镁合金为对象,采用有限元数值模拟,探究了不同初始条件下离心铸造的温度场和压力场的分布,分析了从浇注到凝固过程中的流动和温度变化情况。结果表明,受流动、旋转和回流等影响,温度场存在小范围波动,总体趋势是浇注后温度短时间内上升,然后逐渐下降直至凝固。分析了铸型内壁压力场分布,发现随着浇注过程进行,内表面压力由负压逐渐增大至平稳值,且随温度变化不大,随离心转速的增大而增大。     

离心铸造数值模拟技术的研究与开发

对离心铸造过程中金属液体的流动、传热进行分析,成功建立了描述离心铸造充型及凝固特性的数学模型.在Visual C 6.0平台上,利用数值模拟技术对离心铸造过程中铸件的形成过程进行可视化的仿真.实际应用表明,可以达到验证现有方案、优化铸造工艺的目的.     

TiAl基合金排气阀离心铸造充型过程数值模拟的试验验证

TiAl基合金排气阀离心铸造充型过程较其它铸造过程的充型有很大的不同,它是在重力场、离心力场及科里奥利力场共同作用下完成的充型过程。本文通过对离心铸造充型过程的液体进行受力分析,依据描述流体流动行为的N-S方程及连铸性方程,建立了TiAl基合金排气阀离心铸造充型过程数值模拟模型,为研究TiAl基合金排气阀离心铸造充型过程及缺陷形成规律提供了新的研究方法,模拟结果和试验结果相吻合。     

立式离心铸造顶头模具设计及充型凝固模拟

根据Φ136mm的穿孔顶头外形,设计一种立式离心铸造顶头的模具。通过数值模拟软件模拟其充型过程及凝固过程,离心铸造工艺参数为离心转数300 r/min、浇注温度1530℃和充型速度0.25m/s。模拟结果表明:铸件的充型过程基本平稳、快速,大概10.7s充型完毕;凝固过程中铸件温度场分布符合顺序凝固的要求,需1237s完全凝固。另外,固相分数也证实了铸件凝固过程是合理的。     

铝合金盘状零件离心铸造成形过程数值模拟及实验研究

运用ProCAST铸造仿真软件对离心铸造盘状零件充型和凝固过程进行数值模拟,研究了铸件可能产生的缺陷及位置,分析了缺陷产生的原因并优化铸造工艺。通过减少内浇口的数量,提高模具温度,减少热量散失,可以形成盘状零件的顺序凝固,有利于铸件质量的提高。试验表明,模拟结果与试验结果相吻合。     

ZG35CrMo曲轴铸造凝固过程的数值模拟

采用计算机数值模拟的方法对ZG35CrMo钢曲轴铸造凝固过程进行数值模拟,预测铸件缺陷,为改进铸造工艺,提高铸件质量收到了明显的经济效益.     

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.     

镁合金低压铸造充型和凝固过程数值模拟

针对金属型模具的不透明性,采用Pro/E2001进行铸件的实体造型,并生成面网格文件.利用铸造模拟软件对镁合金铸件的低压铸造过程进行模拟,分析了在填充过程中温度场、流场以及凝固过程中温度、固相分数的分布情况,预测可能出现的缺陷,从而使铸造工艺和模具的设计得到了优化.     

铸造凝固过程宏观偏析数值模拟研究

宏观偏析普遍存在于铸造合金凝固过程中,严重影响了材料的使用性能。本文利用宏观偏析数学模型,分别对53 t钢锭和500 t铸件宏观偏析进行数值模拟研究。模型考虑了凝固收缩与等轴晶沉降,模拟结果和实验结果吻合较好。     

连续铸造凝固过程数值模拟的研究进展

介绍连续铸造凝固过程数值模拟的研究内容，包括连续铸造结晶器区的流场、温度场数值模拟和流场、温度场、浓度场三场耦合数值模拟以及新型连铸技术数值模拟的研究概况，提出连续铸造数值模拟的发展方向。