立式离心场下钛合金熔体充填及凝固过程研究

研究立式离心场下不同铸造工艺参数对钛合金熔体的充填及凝固缺陷形成的影响。结果显示,立式离心场下得到的钛合金铸件质量优于重力场下的铸件。立式离心场下,合金熔体由于受离心力和科氏力的作用,沿着与旋转方向相对的型壁进行充填,且熔体的截面面积随充填长度的增加而逐渐减小,但是在内浇口处由于速度降低导致截面面积有所回升。此外,铸型的旋转方向,旋转半径及旋转速度直接影响铸件缺陷的形成。旋转方向直接影响合金熔体的充填顺序,进而影响合金熔体的凝固顺序及缺陷位置。实验结果显示,旋转半径及旋转速度的增加有利于减少铸件的缺陷体积。     

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。     

半固态合金流变成型工艺理论--第1部分流变充型理论

半固态合金熔体直接浇入储料腔后，在压力作用下依靠自身特有的流变性，依次通过直浇道、横浇道和内浇道，逐步充填工件型腔的过程称为半固态合金熔体流变充型。流变充型的微观过程包括其中液相的主动流变和固相的被动流变，可能出现均匀流变充型和分离流变充型两种形式，当型腔压力Pm大于粘滞力τ时，将出现分离流变。理论分析了流变充型阻力的来源和定量计算公式，发现最大充型长度取决于模具（或铸型）的冷却能力、半固态熔体自身的微观结构和流变特性，以及成型工艺参数，给出了螺旋线型腔最大充型长度的估算公式。     

磨煤机辊套双金属卧式离心复合铸造充型及凝固规律

运用ProCAST铸造模拟软件对磨煤机辊套的双金属卧式离心复合铸造工艺的充型和凝固过程进行模拟。外层金属是卧式离心铸造,三维建模时不建立浇注系统,浇道位置选在辊套外层内表面,旋转轴设定为与重力方向垂直;内层金属为重力铸造,浇道设置在铸型小径端。结果表明,外层金属浇注时,金属液进入铸型后首先以与铸型运动相反的方向到达铸型直径大的一端,然后分流量不同的两股充填铸型的大端,两股金属液汇合后以螺旋线形式充填铸型。不同时刻磨煤机辊套外层金属凝固过程的温度变化均从外向内依次降低。内层金属充填时金属液以与重力相同的方向充填到铸型的大径端,然后分为两股流量相同的金属充填大径端,两股金属液汇合后铸件液面稳定上升并充满整个型腔。     

环形横浇遣大孔出流规律的研究与应用(六)

本文根据大孔出流理论。对环形横浇道系统的充填特性进行了研究与水模拟试验。结果表明:直浇道位于横浇道长度方向的中间比置于横浇道一端横浇道内流速小,内浇道流量大,对圆形铸件,内浇道径向引入和轴向引入比切向引入更平稳。     

半固态合金流变成型工艺理论--第一部分流变充型理论

半固态合金熔体直接浇入储料腔后,在压力作用下依靠自身特有的流变性,依次通过直浇道、横浇道和内浇道,逐步充填工件型腔的过程称为半固态合金熔体流变充型.流变充型的微观过程包括其中液相的主动流变和固相的被动流变,可能出现均匀流变充型和分离流变充型两种形式,导出了分离流变的发生条件.理论分析了流变充型阻力的来源和定量计算公式,发现最大充型长度取决于模具(或铸型)的冷却能力、半固态熔体自身的微观结构和流变特性以及成型工艺参数,给出了螺旋线型腔最大充型长度的估算公式.     

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.     

横浇道几何特征对镁合金挤压铸造流态影响的数值模拟

在内浇道速度为0.1m/s,金属液和模具的温度分别为680℃、200℃的挤压铸造工艺条件下,用数值模拟方法获取金属液填充分别位于横浇道中间和切向浇道末端的阶梯平板的流场,来分析横浇道几何特征对充填流态的影响。结果表明,铸件位于中心时充填形态最好,不同流动距离下各向速度变化平缓;当向末端平移时,随横浇道当量半径减小,流动距离增加,X、Z方向速度变化剧烈,且充型方向上速度幅值增大,填充形态变得难以控制。     

离心场对钛合金铸造性能的影响

在立式离心场下和重力场下对石墨型钛合金铸件在铸造过程的充填及凝固情况进行研究.结果表明:在立式离心场下钛合金熔体的铸造性能好,其流动性和充填性得到很大改善;尤其对3 mm壁厚薄壁件,在重力场下由于充填阻力大于充填力,合金熔体无法完全充填铸型,而在离心场下可以实现全部充填,且最小壁厚可达到0.3 mm.此外,离心场下由于离心力和科氏力的共同作用,铸件的缺陷明显减少,且随铸型转速的增加而不断减小.     

横浇道结构对液体充型状态影响的水模拟试验

通过水模拟试验研究,分析了不同横浇道结构对液体充型状态的影响,研究了横浇道端部阻留段(内浇道中心距横浇道端面的距离)长度对最初充型液体的阻留作用,并对水平式和搭接式横浇道的充型状态进行了对比试验,分析了横浇道结构和端部阻留段长度对液体充型状态的影响.试验结果表明,合理设计内浇道的位置与高度可有效地避免液体在横浇道内形成的卷气和夹杂进入铸型.     

Application of transparent casting moulds prepared by additive manufacturing technology in hydraulic simulation

Hydraulic simulation is one of the critical methods to research the filling mechanism of molten metal in the casting process. However, it only performs on test pieces with relatively simple structures due to the limitation of the preparation method. In this study, the method of photocuring additive manufacturing was used to prepare the complex casting mould from transparent photosensitive resin. The pouring test was carried out under different centrifugal conditions, and the filling process of the gating system, support bars and other positions in the vertical direction was recorded and analyzed. The experimental results show that the internal liquid level and the filling process of the test piece prepared by this method can be observed clearly. The angle between the liquid surface and the horizontal plane in the test piece gradually increases as the centrifugal rotational speed increases, which means the filling process is carried out from outside to inside at high rotational speed. The velocity of the fluid entering the runner increases with the increase of rotational speed, but the filling speeds is less affected by the centrifugal speed at other positions. The liquid flow is continuous and stable during the forward filling process, without splashing or interruption of liquid droplets.

     

Ti-15-3合金熔体离心浇注过程中流速分析

分析了金属型离心浇注Ｔｉ－１５Ｖ－３Ｃｒ－３Ｓｎ－３Ａｌ（Ｔｉ－１５－３）合金铸件过程中型腔内的流速分布,得出了离心浇注过程中充型速度Ｖ和时间ｔ与充型长度ｘ,以及转台的最大转动角速度ω０ｍａｘ与型腔直径Ｄ和长度Ｌ之间的关系。计算结果表明,离心浇注过程中,合金液的充型速度和时间是充型长度的函数,均随充型长度的增大而增大。转台的最大允许旋转角速度随型腔长度和直径的增大而减小。实验结果表明,当转台转速ω０为２８０ｒ／ｍｉｎ时,铸件内出现了气孔,从而验证了理论计算结果。     

镁合金半固态流变压铸型腔流动过程数值模拟的研究

利用数值模拟技术,模拟了镁合金液态压铸和半固态流变压铸成形充型流动过程.结果表明:半固态流变压铸成形在不同的内浇口尺寸与位置条件下都可以获得平稳的充型流动场,其工艺参数设计灵活;同等条件下,半固态流变压铸成形的型腔充填过程平稳,成形铸件的质量优于液态压铸成形.模拟结果与实验结果比较分析,两者的流动特征基本吻合.     

离心铸球工艺研究

介绍了离心铸造磨球的工艺,以及转速、内浇口断面积计算方法和影响工艺过程的因素。在离心铸球工艺中,可应用有效重度和等效压头原理计算转速和内浇口断面积。转速在５００～７００ｒ／ｍｉｎ和每个内浇口面积不小于０．４ｃｍ２时,铸球内部晶粒度达到６～７级,硬度值分布均匀。同时分析了在旋转的浇注系统中,金属液运动的规律。     

Analysis of filling process of Ti6Al4V alloy melt poured in permanent mold during centrifugal casting process

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｉｔａｎｉｕｍａｌｌｏｙｓｈａｖｅａｔｔｒａｃｔｅｄａｇｒｅａｔｄｅａｌｏｆａｔ ｔｅｎｔｉｏｎｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｐｏｔｅｎｔｉａｌａｔｔｒａｃｔｉｖｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｆｏｒｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｍａｔｅｒｉａｌｓ .Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ ,ｆｏｒｔｈｅｉｒｅｘｃｅｌｌｅｎｔｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ,ｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅ ｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｌｏｗｄｅｎｓｉｔｙ ,Ｔｉ6Ａｌ4Ｖｂａｓｅｄａｌｌｏｙｓａｒｅｂｅｉｎｇａｐｐｌｉｅｄ…     

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。     

铝合金发动机支架浇注系统数值模拟与工艺优化

针对铝合金摩托车发动机支架在压铸生产中充型不合理导致模具局部温度过热以及铸件充型远端容易出现冷隔缺陷等问题,运用数值模拟方法对压铸工艺过程进行分析,发现内浇道结构不合理是导致以上问题的主要原因.据此,对内浇道的设计进行了优化,同时改进了模具结构.实际生产表明,改进后的内浇道形成了较理想的流态,使模具温度分布均匀,同时消除了铸件充型远端的冷隔缺陷.     

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.