离心铸造钛合金熔体充型流动物理模拟相似理论及实验研究

借助相似物理模拟理论,研究离心铸造钛合金熔体充型流动物理模拟相似准则。并采用相似物理模拟的方法,研究离心力场下钛合金熔体充型流动过程中,熔体流动的变化规律。实验结果表明:离心力场下物理模拟钛合金熔体充型流动时,同时满足Cn准则和雷诺准则;模拟流体充型流动时,沿着横浇道后壁进行充型;流体的自由液面是以转轴为圆心的规则圆弧面;流体横截面面积随着旋转速度和充型长度的增加相应减小;转速越高,在同一时间内,充填速度和长度越小。     

铝青铜铸件离心铸造工艺数值模拟

采用ProCAST软件对铝青铜铸件的立式离心铸造充型与凝固过程进行了数值模拟,分析了浇注温度和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,浇注温度对液态金属的充型速度无明显影响,凝固速度随浇注温度的升高而降低;提高离心转速有利于提高液态金属的充型速度和凝固速度。针对铝青铜环形铸件获得的优化工艺参数为,浇注温度1 100℃,铸型转速350 r/min。     

离心铸造下微尺度充型流动的相似物理模拟(英文)

利用获得的相似准则,采用相似物理模拟方法,研究离心铸造过程中液态金属在微尺度空间内的充型流动规律。结果表明:在微尺度条件下,模拟流体优先充填横截面积最大的流道,当转速提高到964 r/min时,才会同时充填0.1 mm的微流道;在充型流动过程中,流体总能量保持不变,流体的自由液面是以转轴为圆心的规则圆弧面;充型速度随时间的增加而增大,迅速达到一个极值,然后随着时间的增加,变化逐渐趋于平缓,同时随着转速的增加充型速度达到峰值的时间也会极剧缩短。     

离心铸管充型过程中夹杂物运动规律数值模拟研究及应用

对卧式离心铸造充型过程中流体质点受力进行分析，根据夹杂物运动规律推断出不同种类夹杂物沉淀分离时间及最佳浇注温度。基于Procast软件建立了卧式离心铸造充型过程夹杂物运动模型，对离心铸管在不同转速条件下夹杂物运动轨迹及最终停留位置进行了数值模拟及工艺优化。结果表明，夹杂物密度越小、粒子尺寸越大，分离时间越短。5μm的SiO2夹杂最容易在离心力的作用下从金属液中甩出，并最终停留在铸管内表面。适合L605离心铸管最佳浇注温度为1580℃，离心转速为2800r/min。在此工艺参数条件下，对离心铸管进行了实际浇铸实验，利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM及EDS）获得其夹杂物分布和成分信息。实际铸件夹杂微观分析结果与数值模拟的一致，验证了预测及模拟结果的有效性。     

生产条件下钛合金熔模铸造温度场测量

在真空密闭、离心旋转、高温等生产条件下熔模铸造钛合金,采用热电偶和采集仪表完成钛合金浇注过程温度场的直接测定。可获得钛合金浇注温度、冷却速度、充型时间和金属液流经整个浇注系统温度损失值等数据,丰富钛合金熔模铸造领域的实测数据,为浇注系统的工艺设计、数值模拟技术参数的确定以及钛合金充型凝固研究提供参考。     

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。     

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。     

浇铸方式对卧式离心铸造AZ91镁合金管的影响

利用数值模拟软件Flow-3D模拟了AZ91镁合金管卧式离心铸造过程,分析浇注速度、模具转速、浇铸方式对卧式离心铸造镁合金铸管充型过程及温度场的影响。模拟结果表明,最佳浇铸方式为逐层浇铸,最佳工艺参数为:浇铸速度2.67 kg/s、模具转速1050 r/min。并通过浇铸试验验证模拟结果的准确性。     

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。     

工艺参数对SL原型钛合金快速离心精铸充填率的影响

通过栅格试样浇注实验研究了工艺参数对基于SL原型钛合金立式离心快速精密铸造充填率的影响.试验结果表明,试样铸件厚度越大,离心半径越大,离心转速越高,铸件型壳的充填率越高.同时通过离心加速度综合分析了离心半径和离心转速对充型率的影响,当离心加速度大于某一临界值时,即可充填满不同厚度的试样,且试样越厚,充填满试样所需的临界离心加速度越小.     

K4169合金离心铸管工艺模拟及试制研究

采用ProCAST软件对K4169合金的离心铸造工艺进行了模拟研究。通过分析浇注速度、铸型转速、浇注温度及铸型温度对离心铸管充型及凝固行为的影响,获得了外径56 mm/内径38 mm的K4169合金离心铸管最佳制备工艺参数。在此工艺参数条件下,K4169合金离心铸管可实现连续稳定充型,离心铸管壁厚差为0.2 mm,内表面疏松比例小于3%,且柱状晶平均宽度为1.7 mm。结合模拟结果对K4169合金离心铸管进行试制,所制备的离心铸管显微组织中柱状晶占比80%,且晶粒组织细小,因而离心铸管具有优异的高温塑性。     

Filling mode and regularity of vertical centrifugal casting process of titanium alloy in thin-walled cylinder cavity

The mold filling process of titanium alloy in a thin-walled cylinder cavity under vertical centrifugal casting process was studied by means of the hydraulic simulation experiments. Results show that the filling mode of the melt in the cylinder cavity varies with casting wall-thickness. When the casting wall-thickness is less than or equal to the thickness of the first layer during the filling process, the melts fill the cavity from the bottom to the top.When the casting wall-thickness is greater than the thickness of the first layer during the filling process, the melts first fill the largest radius parts of the cavity with a certain thickness of the first layer from the bottom to the top of the cavity, and then they fill the cavity from the larger radius part to the smaller radius part. The melt filling ability increases with the increment of the mold rotational speed and the pouring temperature. In another aspect, the melt filling ability rises with the decrement of the melt viscosity, and the melt with the better filling ability is prone to fill the cylinder cavity layer by layer.     

钛合金离心精密铸造充型过程计算机模拟

建立了离心力场下铸造充型流动的数学模型 ,在自行研制的三维铸件充型 /凝固模拟软件 (CASM 3DforWin dows)基础上 ,研制开发了相应的离心力场铸造充型的计算机模拟软件。对钛合金薄壁铸件在重力场下及不同离心精密铸造工艺条件下的充型过程进行了实例模拟计算。计算结果表明 :在离心力场下金属液的薄壁充型能力比重力浇注强得多 ,而“拐头反充”式离心浇注方式是一种合理的离心力场下的铸造工艺方案     

Computer simulation for centrifugal mold filling of precision titanium castings

Computer simulation codes were developed based on a proposed mathematical model for centrifugal mold filling processes and previous computer software for 3D mold filling and solidification of castings (CASM-3D for Windows). Sample simulations were implemented for mold filling processes of precision titanium castings under gravity and different centrifugal casting techniques. The computation results show that the alloy melt has a much stronger mold filling ability for thin section castings under a centrifugal force field than that only under the gravity. A "return back" mold filling manner is showed to be a reasonable technique for centrifugal casting processes, especially for thin section precision castings.     

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.     

离心铸造高速钢轧辊裂纹控制技术研究

在分析了轧辊材质、铸型参数、浇注参数和冷却参数等对离心铸造高速钢轧辊裂纹影响的基础上,采用钾-稀土复合变质处理改善高速钢的组织和性能,降低热裂温度,使热裂力提高32.77%,达到158N,线收缩也略有减小.采用变速离心铸造技术、变流量浇注工艺,结合铸型的变速冷却技术,改善了轧辊温度场和应力场分布,有利于钢液的充填和凝固,有利于消除离心铸造高速钢轧辊裂纹.     

双头离心浇铸双金属复合管工艺研究

介绍了托轮式离心铸造机双头浇注技术在钢管内壁复合高铬耐磨铸铁复合管这一新的生产工艺．并利用数值模拟计算出实验中需要的一些关键参数（浇铸速度，铸型转速，行车速度），制定出最佳试验方案并应用于生产。     

消失模铸铁件充型速度的计算及其应用

通过试验测试了铸铁件消失模铸造的充型速度。研究了工艺因素对充型速度影响的规律。测试结果表明：铸件内液态金属－模样界面的推移速度存在一定程度的波动，随距内浇道距离的增加，速度有降低的趋势。通过多元线性回归建立了充型速度随真空度，模样密度，浇注温度，金属静压头变化的经验计算公式，并研究了该公式在充型过程数值模拟中的应用，验证试验结果表明，根据该公式得到的计算模拟结果与试验测试结果相符合。     

Flow equation and similarity criterion during centrifugal casting in micro-channel

Liquid metal filling flow process in the microscale during the centrifugal casting process was studied by means of similar physical simulation. The research was focused on derived similarity criterion. Based on the traditional flow equations, the flow equation and the Bernoulli's equation for liquid metal flows in micro-scale space were derived, which provides a mathematical model for numerical simulation of micro-scale flow. In the meanwhile, according to the micro-flow equation and the similarity theory, the similarity criterion for the physical simulation of the mold filling behaviors was presented under centrifugal force field, so as to achieve the visual observation and quantitative analysis of micro-flow process.