铝合金铸造充型凝固数值模拟的研究现状与发展

铸造过程的计算机数值模拟是当前重要的研究方向,而铸件的充型凝固过程是整个模拟过程中的难点之一.本文概括了国内外对铝合金铸造充型凝固数值模拟,回顾了充型凝固过程中模拟和计算方法的发展.总结了目前国内外在铝合金充型凝固数值模拟方面取得的一些成绩.简要介绍了目前国内外数值模拟软件的发展情况.     

数值模拟技术在充型凝固过程中的应用

对铸造过程进行数值模拟可以有效地预测制备过程中出现的各种缺陷,并优化工艺参数。本文介绍了充型过程数值模拟,凝固过程数值模拟的国内外发展状况,以及数值模拟技术在金属基复合材料中的应用,并指出了数值模拟技术在充型凝固过程中应用的发展方向。     

一种金属液充型与凝固过程数值模拟方法

应用Anycasting软件对金属液充型与凝固过程进行数值模拟,研究了充型与凝固过程的特点和产生缺陷的部位,分析了铸件缺陷的产生原因。     

数值模拟在铝铜合金低压铸造工艺中的应用

以某厚大ZL205A合金铸件为例,采用数值模拟的方法对铸件低压铸造工艺中充型和凝固过程进行模拟,分析了充型及凝固过程中温度场的变化,并按模拟结果进行了生产,结果获得了优质的铸件。     

DF-300A减速机箱体铸造工艺优化设计

运用铸造数值模拟软件Pro CAST,对DF-300A减速机箱体的铸造工艺方案进行充型和凝固过程的数值模拟,分析铸件充型和凝固的状态以及温度场的变化情况。针对温度对阶梯式浇注工艺方案的充型和凝固过程的影响进行数值模拟,根据分析结果对箱体的铸造方案进行优化改进并确定最优浇注温度为1 400℃。通过增加冒口尺寸及数量、增加冷铁、改变铸件的圆角大小等方式有效地控制了缩孔、缩松缺陷的产生,提高了铸件品质和合格率。     

特种材料铸造充型过程水模拟及数值模拟研究

利用水模拟对特种材料管形铸件在一定工艺条件下充型过程进行了研究。基于相似性原理设计制造了水模拟实验平台,观测并分析了水模拟实验中流体的流动状态。利用Pro CAST对特种材料的充型凝固过程进行数值模拟,并与水模拟实验结果进行比较,发现数值计算充型结果与水模拟结果一致。通过对温度场和凝固速度的分析,预测了铸件缩松产生的位置。     

低压铸造铝合金轮毂充型与凝固模拟

在低压铸造过程温度场及流场实验的基础上,开发了基于ＳＯＬＡＶＯＦ算法的充型与凝固过程数值模拟软件,对７２－４６轮毂铸件进行了模拟分析。结果表明,低压铸造充型过程中降温明显,准确的凝固模拟必须首先考虑充型。针对轮毂铸件的充型特点,开发了简化充型模拟软件。简化模拟得到的初始温度场与采用ＳＯＬＡＶＯＦ算法的模拟结果基本吻合,实现了为后续凝固模拟提供正确的初始温度场的设计目标。     

汽车发动机端盖压铸工艺及数值模拟分析

对铝合金汽车发动机端盖进行工艺分析,选择合适的压铸工艺参数。采用数值模拟软件Pro CAST对其成形过程进行模拟,分析其充型及凝固过程。对充型、凝固的时间顺序,可能存在的缩孔、缩松缺陷进行预测。     

浅析铸造过程模拟仿真技术

经过几十年的发展，铸造过程数值模拟技术取得了巨大进步，对实际生产产生了重要作用。介绍了铸造过程数值模拟的研究方向及其基本理论，例如，充型过程数值模拟、凝固过程数值模拟、应力场数值模拟、微观组织的数值模拟以及模拟技术发展趋势。     

考虑充型过程对初始温度场影响的缩孔缩松缺陷分析

使用Sola-Vof法计算了三维实际铸件的充型过程,提供了随时间变化的充型过程体积函效的变化和分布,并据此计算了充型过程中的传热现象,得到了考虑充型过程影响的初始温度场分布。计及初始温度场的分布,进行了凝固过程的数值模拟和缩孔缩松缺陷分析。针对工厂实际铸钢件蒸汽室盖进行了模拟计算和验证。结果表明,对大中型铸件,虽然浇注过程中很少发生凝固,但初始温度分布相当不均匀,考虑充型过程传热现象,可以使随后的凝固模拟及缺陷分析精度显著提高。     

仿真技术在消失模铸造中的应用

随着计算机技术的发展,装备数字化、网络化、智能化是铸造技术革命的核心技术之一,仿真装备和技术作为铸造装备重要部分在铸造中逐步被应用。芜湖新兴铸管研究所通过仿真分析,为后期量化和批量化生产提供依据。消失模铸造充型仿真虚拟,实现了液态金属充型与凝固过程虚拟的可视化,为反复再现液态金属充型与凝固过程、预测铸造缺陷提供了依据,对工艺改进起到了辅助作用,减少了通过实际浇注试验来确定其铸造工艺的次数,降低了成本和对环境的污染。     

铝合金石膏型精密铸件凝固过程数值模拟与实验验证

应用自行开发的铸件充型及凝固模拟系统,对铝合金石膏型精密铸件的凝固过程进行了数值模拟。采用自行设计制备的多通道自动测温装置,对所模拟的铸件进行现场测温。为了提高模拟精度,对铸件铸型热物性参数进行了实测,并采用最小二乘法进行拟合。通过计算机模拟预测了铸件的缩孔区,分析了铸件缺陷产生的原因,提出了合理的工艺方案,消除了铸件内缩孔的发生。实验验证的结果表明,数值模拟结果与测试值拟合较好     

Correlative thermal methodology for castability simulation of ductile iron in ADI production

The present paper investigates the simulation analysis of simultaneous mold filling and solidification of ductile iron casting in a permanent mold by virtue of its thermal characteristics. Thermal analysis was performed to determine the solidification behavior and nature of alloy of the melt during its solidification. It revealed the variation in the nature of alloy due to the variations in eutectic freezing and carbon equivalent of the melt. The obtained thermal parameters from the thermal analysis were further used for the casting simulation of the melt. The simulation results show a progressive solidification behavior of the casting. There is a significant decrease in the overall heat transfer coefficient with time during the solidification process. The simulation results were further verified experimentally. The experimental results show porosity defects at the top section of the casting. Two distinct zones (center and outer) were observed on the produced samples based on the average graphite nodule counts and average graphite nodule size.     

铸造充型与凝固过程的变网格数值模拟研究

鉴于充型过程的模拟计算极为复杂，是铸造模拟过程中耗时最多的部分，为缩短充型过程计算时间，提高计算效率，提出了一种利用变网格进行模拟计算的新思路，即采用不同的空间步长分别模拟计算充型和凝固过程，在充型过程的模拟计算中采用比较大的网格，而在凝固过程的模拟计算中采用比较细的网格，并设计程序模块实现两种网格之间的转换和对应，使得充型过程结束时刻的大网格系统温度场能够精确完整地转换为凝固过程开始时刻的细网格系统的温度场。对这种变网格方法进行了验证，并对实际零件进行了模拟分析。结果表明，变网格方法是一种提高模拟计算效率的有效方法，这种方法能够克服充型和凝固过程采用统一的细网格进行模拟计算而产生的计算时间过长，效率低的缺点，使得铸造过程数值模拟的计算速度大大提高，而计算结果仍能满足工程实用的要求。     

铝合金压铸件充型和凝固过程的数值模拟

分析了压力铸造的工艺特点以及对压铸过程数值模拟软件系统的要求,利用基于有限元算法的铸造过程数值模拟软件对铝合金压铸件的充型和凝固过程的物理场进行了数值模拟,模拟结果对实际铸件的生产具有重要指导意义。     

冲击式水轮发电机转轮的铸造工艺设计

结合钢的流动特点和凝固特性,综合考虑充型过程及补缩效果,通过局部锆砂实现铸件的顺序凝固,设计旋转对开式芯盒成形形状比较复杂的水斗砂芯,利用三维建模软件及有限元分析对转轮进行了结构分析及优化,利用计算机模拟软件对铸件工艺参数进行了设计和优化。针对模拟后铸件可能出现的缺陷,提出了相应的改进措施。优化了浇注系统,合理设计冷铁和冒口,并确定了合理的铸造工艺参数范围,实现了转轮砂型铸造的成形方法。     

镁合金轮毂低压铸造数值模拟及缺陷预测

以某镁合金汽车轮毂为研究时象,运用专业铸造模拟分析软件,进行低压铸造数值模拟,研究了填充和凝固过程中温度场的分布,预测了在此过程可能出现的缺陷.模拟结果显示.轮毂中心部位也可能产生缩松,并发现通过降低或者提高充型速度并不能有效解决问题,通过在模具上模增加局部冷却水道,能够较好地改善整体冷却顺序,有效减小轮毂中心的缩松现象.     

压铸成形减震器支撑件浇注系统的改进设计分析

采用数值模拟软件ProCAST,对减震器支撑件压铸模浇注系统改进前、后的成形过程进行分析,综合分析零件充型过程、温度场、凝固场以及缺陷分布云图,结合实物试验准确预测铸件的缺陷位置和形式。数值模拟结果具有较高的可信度。改进浇注系统后成形的零件缺陷倾向明显减小,数值模拟技术有效降低试模风险和成本,缩短模具改进设计周期和提高产品的质量。     

重卡轮毂铸造工艺改进

介绍了重卡轮毂铸件的结构特点以及在粘土砂水平造型线上生产的难点,并对先期工艺方案进行了分析,参照传统工艺,在法兰处设置两个冒口进铁,结果铸件热节处缩孔、缩松缺陷严重,缩孔集中在冒口侧铸件厚大部位.通过CAE铸造模拟软件进行充型模拟和凝固模拟,按照顺序凝固原则,改进冒口颈设计,延长冒口补缩有效时间,解决了铸件的缩孔问题.     

Optimization of investment casting process for K477 superalloy aero-engine turbine nozzle by simulation and experiment

In order to reduce the shrinkage porosity of nickel-based superalloy castings in the investment casting process, the effects of different gating systems on mold filling, solidification process, and prediction of shrinkage porosity of aero-engine turbine nozzle castings were investigated by simulation and experimental methods. Results show that the design of the vertical runner would cause greater turbulence of the melt in the riser during the mold filling process, and the outer runner is not necessary. With the decrease in number of runners, the hot spot moves down towards the casting, and the shrinkage and porosity defects are formed in the casting below the riser. In the original designs, a certain tendency of shrinkage and porosity defect is found in the vanes, inner rings, and outer rings of the castings by both simulation prediction and experiment. Finally, based on the processing optimization, the aero-engine turbine nozzle casting with no shrinkage and porosity defects is obtained.