多维振动对金属液充型影响的数值模拟研究

为了研究金属液在多维振动条件下的充型过程,采用离散元法(DEM)对其充型过程进行了近似的数值模拟。振动参数依照正交试验法设计,并借助EDEM离散元软件对各组合方案进行了数值模拟,得到了瞬时充型状态及各试验指标对充型时间影响的显著性。在设计的多维振动铸造机上使用最优组合参数进行了试铸试验,结果表明,多维振动有助于提高金属液的充型能力。     

机械振动对消失模型壳铸造镁合金充型能力的影响

在AZ91D镁合金消失模型壳铸造的浇注过程中施加垂直方向的机械振动,研究了不同的振动频率和振幅对消失模型壳铸造充型能力的影响,并在不同浇注温度下与未振动条件进行了对比分析。通过对不同参数下获得的AZ91D试样的长度和面积进行分析,探讨了机械振动对消失模型壳铸造镁合金充型能力的影响。结果表明,浇注温度不同的镁合金在机械振动下相比于未振动时充型能力得到显著提高,且浇注温度越低,充型能力的提高幅度越大。在浇注温度为690℃时,充型长度提高了75.6%,充型面积提高了82.3%。随着振动频率和振幅的增加,AZ91D镁合金的充型能力逐渐提高,当振动频率为100Hz,振幅为1.0mm时,消失模型壳铸造AZ91D镁合金的充型能力较为理想。     

振动铸造工艺参数优化

为了获得振动对金属液流动的影响规律并优化振动参数,耦合动网格技术和两相流模型,对振动工况下型腔内液流流动进行了模拟,并利用正交设计工况优化了振动参数。结果表明,振动工况明显有利于型腔内金属液流动,减少了充型时间与壁面剪切力。优化的振动工艺参数是频率为30Hz,幅值为0.3mm,振动方向与水平方向成45°。生产实践表明优化后的振动工艺参数有助于获得较好的充型效果。     

基于ProCAST轴座砂型铸造数值模拟研究

根据企业铸造过程的原始工艺,利用三维ProCAST软件建立轴座铸件浇注系统模型,并对铸造充型和凝固过程进行模拟,观察温度场和流场的变化情况,预测铸造缺陷的位置。对模拟结果进行分析,并改进初始工艺方案。对优化后的不同方案进行模拟分析,结果表明,通过改变浇注位置,将底注式改为顶注式能使金属液有效充满型腔,且增加冷铁能有效地加快热节处金属液的冷却速度,从而减少缩孔、缩松等缺陷,提高铸件质量。利用振动铸造机对铸造过程施加振动,验证了多维振动有助于提高金属液的充型能力。     

振动技术在金属铸造成形过程中的应用与研究

综述了振动技术在铸造成形中的研究现状。介绍了振动方式与设备的分类、金属铸造成形过程中金属液的振动处理应用、振动充型与振动凝固技术的应用,以及振动在铸件时效处理中的应用。讨论了金属铸造成形过程中机械振动与超声波振动对铸件微观组织的改善、细化晶粒及力学性能优化等方面影响的机理,总结了不同振动工艺参数对铸件性能影响的规律。     

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。     

低频振动作用下金属摩擦副界面动态摩擦行为

设计了频率、 振幅独立调整的低频振动发生器,搭建了振动摩擦实验平台,系统研究了不同振动频率、 振幅和正压力条件下的摩擦响应.结果表明:在较大正压力下,无振动时金属摩擦副间的摩擦力随相对运动速度的增加逐渐降低;叠加低频振动时,金属摩擦副间的摩擦力明显下降,在较大正压力、 振幅和振动频率条件下,振动减摩效果更明显;该条件下...     

聚苯乙烯对金属液充型过程的影响

对聚苯乙烯模样性能对金属液充填消失模过程的影响进行了数值模拟，结果表明：模样性能显著影响金属液充型过程的温度场及充型能力，随模样密度或气化潜热增加，金属液充型过程中温度降增加，充型能力下降，采用低气化潜热、低密度、低发气性聚苯乙烯模样有利于提高金属液的充型能力。最后确定了国产聚苯乙烯珠粒研制开发方向。     

机械振动对A356合金消失模铸造充型及性能的影响

以A356铝合金为对象,研究不同振动参数对其消失模铸造充型能力和力学性能的影响。结果表明,A356铝合金消失模铸造的最佳振动频率为20~30 Hz,振幅为0.10~0.25 mm,峰值加速度为1~2 g。     

机械振动对ADC12铝合金消失模铸件性能影响研究

以消失模铸造铸造ADC12铝合金为对象,研究不同机械振动条件对铝合金性能的影响。结果发现,随机械振动峰值加速度的增加,铝合金液产生对流现象并引发枝晶破碎,形核数量不断增加,晶粒逐渐细化;合金抗拉强度随着振动频率、振幅的增加而增大,在振动频率为100 Hz、振幅为0.08 mm时达到最大值,但随着振动频率、振幅的进一步增加,合金抗拉强度开始逐渐下降。     

镁合金发动机缸体压铸充型和凝固过程的数值模拟

在对镁合金发动机缸体压铸件进行工艺分析的基础上,通过应用正交试验方法,并使用模拟软件对金属液的充型和凝固过程进行数值模拟。结合各组试验所得的不同数据,确定了压铸件生产的优化工艺参数:模具预热温度为220℃,浇注温度为670℃,压射速度为8.5m/s,并确定了工艺参数对铸件缺陷的影响顺序。且在该组优化的工艺参数下,通过对金属液的充型和凝固过程的动态观察,预测充型时间、凝固时间和可能存在的缩松、缩孔及气孔缺陷的分布与体积分数。实现了发动机缸体压铸工艺参数的优化。     

镁合金转向器铸件真空压铸过程的模拟研究

针对汽车镁合金转向器铸件,采用数值模拟的方法研究了其真空压铸成形过程,分析了在高真空度条件下金属液充型的特点,并在此基础上对比研究了在高真空度、低真空度以及常压条件下充型及凝固的规律。结果表明,提高型腔真空度能有效地提高金属液充型能力,避免铸件内气孔的产生,但对缩孔、缩松缺陷的形成没有影响。     

超声振动对TC1钛合金板材拉伸性能的影响

通过超声振动辅助拉伸试验,研究了超声振动的频率、振幅及间歇振动方式等参数对TC1钛合金板材应力与应变、屈服强度、抗拉强度及延伸率等拉伸性能指标的影响。通过拉伸试件的组织和性能分析,研究了超声振动参数对TC1板材金相组织、断口形貌及维氏硬度的影响。结果表明,TC1钛合金板材拉伸过程中叠加一定频率、振幅的超声振动可以明显降低材料的屈服强度和抗拉强度,并且在一定工艺参数条件下还可以较大幅度提高材料的延伸率,而且对其组织和性能影响较小。     

超声振动对TC1钛合金板材成形性能的影响

通过超声振动辅助拉伸试验,研究了超声振动的频率、振幅及间歇振动方式等参数对TC1钛合金板材应力与应变、屈服强度、抗拉强度及延伸率等拉伸性能指标的影响。通过拉伸试件的组织和性能分析,研究了超声振动参数对TC1板材金相组织、断口形貌及维氏硬度的影响。研究结果表明,TC1钛合金板材拉伸过程中叠加一定频率、振幅的超声振动可以明显降低材料的屈服强度和抗拉强度,并且在一定工艺参数条件下还可以较大幅度提高材料的延伸率,而且对其组织和性能影响较小。     

低频机械振动焊接振动工艺参数的优化

研究了在三种振动频率和两种振幅下振动焊接试板残余应力分布、焊缝金相组织、冲击性能、疲劳寿命相对常规焊接的变化情况.从上述指标测试结果来看.最佳参数组合为振动频率取于第一阶共振峰峰值左侧一半处对应的频率,而振幅取3档.从总体上看,振动频率对焊接质量的影响要比振幅显著,所以应优先对振动频率寻优.     

加载路径对铝合金航空复杂薄壁构件主动式充液成形性能的影响

针对目前航空用铝合金复杂薄壁构件充液成形难度大的技术瓶颈,采用非线性有限元软件DYNAFORM对不同加载方式下的某铝合金大尺寸加强框零件的充液成形过程进行了数值仿真,其中液力加载路径包括线性加载、三角波脉动加载、梯形波脉动加载。采用单一变量控制法,重点分析了在脉动加载条件下振幅、频率以及波形等关键参数对零件成形性能的影响规律,并选取最优工艺参数进行了实验验证。结果表明,线性加载路径下零件开裂几率较大,成形困难,而脉动加载路径下零件成形性显著提高且易于贴模,采用梯形波脉动加载时,由于存在保压过程,成形后零件壁厚更加均匀,减薄率最小。此外,当振幅为4 MPa、频率为0. 3 Hz时,壁厚及减薄率的控制效果最好。最终获得的实际零件的成形质量优异,满足工程生产要求。     

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     

超声振动辅助铝合金板冲裁研究

为了探究振幅和冲裁间隙对冲裁结果的协同作用规律,以6061铝合金板材为研究对象开展超声振动辅助冲裁试验(振动频率为20 k Hz)。超声振动辅助摩擦试验结果表明:超声振动的介入使得摩擦系数显著降低,且在低振幅条件下超声振动对于摩擦系数的影响更为明显。超声振动辅助拉伸试验表明:材料在施加超声振动后,流动应力立即下降,表现为明显的"软化"现象。在Deform-2D超声振动辅助冲裁模拟中将超声振动辅助摩擦试验和超声振动辅助拉伸试验获得的摩擦系数和流动应力随振幅的变化规律赋予板材,间接模拟超声振动对6061铝合金板材冲裁的影响规律。最后结合超声振动辅助冲裁试验得出结论:在不同冲裁间隙下,加入超声振动后,冲裁力的降低程度不同。超声振动幅参数对6061铝合金板材冲裁的影响非常显著;合理的超声振动冲裁参数既能减小冲裁力,又能提高冲裁断面质量。     

振动工况下压铸模锁模力的分析

采用动态工况与液固耦合技术对振动工况下压铸模所需最小锁模力进行模拟分析,结果表明:金属液充型过程中型腔壁面最大等效应力节点都集中型腔边缘处的相同位置,上模芯和下模芯的反作用力分别为31.344N和34.012N,最小锁模力为65.356N,同时振动工况会导致锁模力增大。模拟分析结果可为压铸生产获得合理的工艺参数提供参考。     

振动过程的数值模拟在金属凝固中应用的研究进展

将振动技术应用于金属凝固过程,既能有效改善凝固组织、提高铸件的性能,还具有成本低、节能环保的优点,因此振动技术在金属凝固中的应用得到了广泛的实验研究。但由于金属熔体的高温和不透明性阻碍了对它的测量和观察,振动对凝固影响的机理尚不完全清楚。数值模拟能够提供振动条件下流场、温度场、应力场等各个参量的变化规律,有助于更全面地理解振动的作用机理。同时,振动对金属凝固影响的数值模拟还未得到系统研究。本文介绍了振动技术在金属凝固中应用的数值模拟的研究进展,在振动方式上主要包括超声振动、机械振动及脉冲电磁场的数值模拟,在应用内容上主要包括熔体处理、充型、凝固、除杂及时效过程的数值模拟。系统地介绍了振动技术在铸造过程的各方面应用的数值模拟原理和技术的研究现状,同时对未来研究方向进行了展望。