金属铸造界面传热系数的试验研究及其确定

金属铸造凝固过程中,在接触界面间会产生热阻.热阻的大小随空间和时间变化,常常主导着热传导的过程,通常将热阻的影响表示为界面传热系数,在温度场数值模拟中,铸件与铸型间的界面传热系数是关键的参数.利用有限元分析软件ANSYS结合试验数据,模拟了铸造凝固过程的温度场,分别考虑了不同界面传热系数对模拟结果的影响,并将模拟数据与试验结果进行了比较,发现了金属型铸造界面传热系数随时间变化的规律,以及铸件与铸型的接触位置对界面传热系数的影响.     

铸件与铸型间界面传热系数的一种简化反求法

为了简便、准确地确定在凝固过程中铸件与铸型间的界面传热系数,提出了一种新的简化反求法。先选择一个形体简单的铸件作为标准试样,利用不同的传热系数进行若干次温度-时间曲线的有限元模拟,并与实际铸件中对应点的温度-时间曲线进行比较;当两曲线比较接近时,该传热系数可作为铸件与铸型之间的等效界面传热系数;并将其作为实际叶轮铸件有限元模拟的参数,所得到的模拟结果与试验结果相符,证明该方法准确可靠。     

消失模铸造充型与凝固过程的计算机仿真

根据消失模铸造液态金属充型及液态金属—模样界面的推进机制,提出了充型过程界面推移位置的人工神经网络算法。根据计算得出的界面位置,用SOLA算法计算了充型过程中液态金属的流场,并耦合计算了充型过程中的温度场。根据计算得到的充型结束时铸件及铸型温度场,求解三维导热微分方程,计算了铸件凝固过程的温度场。结合消失模铸造型壁移动的规律,预测了球墨铸铁件消失模铸造的收缩缺陷。计算模拟结果与充型过程实际测试结果及铸件解剖结果一致。     

铸铁件铸造缺陷的有限元分析

采用有限元法建立了铸件凝固过程的数学模型，考虑材料随温度变化的非线性因素和相变中结晶潜热问题，对铸造凝固过程进行了数值模拟，得到了铸件在凝固过程的瞬态温度场、温度梯度场的分布和变化规律。预测出了铸件可能出现缩孔、缩松等铸造缺陷的位置，结果表明模拟预测与生产验证结果基本一致。     

汽车缸套离心铸造凝固数值模拟研究

建立汽车缸套离心铸造凝固过程的数学及物理模型,对汽车缸套离心铸造的凝固过程进行数值模拟,得到汽车缸套离心铸造过程中的温度场、液固相分布及缩孔缩松状况。结果表明:采用数值模拟分析能够使汽车缸套的高速、高温、复杂的卧式离心铸造过程可视化,并可方便地通过改变铸造参数来分析对铸造效果的影响;合适的铸型转速会对充型产生较大的影响,过小则会产生雨淋现象,过大则会使充型不连续;为减少铸件外表面及端面与内表面中心部分凝固速度的差距,可以适当提高铸型的预热温度。     

铸造凝固过程数值模拟发展现状研究

正随着科学技术的发展,计算机数值模拟技术成为一个强有力的辅助铸造工艺设计的工具。近2 0年来,由于计算机模拟方法能弥补试验方法的不足,而且对于解决复杂因素的问题也比较简单,使得铸造凝固过程数值模拟受到了广泛的重视。迄今为止,有关铸件凝固温度场和铸件充型过程的数值模拟技术已比较成熟,并已经在生产过程中得到广泛应用。     

铸件凝固过程数值模拟影响因素研究

对铸件凝固过程数值模拟影响因素及流程进行了研究。并采用华铸和ProCAST软件分别对轴承盖铸件凝固过程进行了分析及软件应用比较。根据凝固模拟的结果及铸造缺陷情况及其与实际浇铸的情况对比,得出了相应的铸型瞬时充满简化假设条件的有效性等结论。     

铁型及覆砂层厚度对铸件凝固的影响

为解决球墨铸铁铸件冷却凝固的影响因素问题,将数值模拟技术应用到铸造过程分析中,讨论了铁型覆砂铸造工艺中40 mm、20 mm两种不同铁型,6 mm、8 mm、10 mm、13 mm四种覆砂层厚度对球墨铸铁铸件冷却凝固的影响,建立了铸造过程中铁型厚度、覆砂层厚度、铸件厚度三者之间的关系。进一步测量了实际球墨铸铁铸件的冷却凝固曲线,验证了模拟数据,得出了铁型覆砂工艺适合球墨铸铁铸件的工艺参数。研究结果表明,该研究对球墨铸铁铸造实际应用具有较为可靠的工艺参考价值。     

富卡田自干铸造涂料在生产中的应用

在铸造生产中,铸型的作用是十分重要的,它使液态金属在其中凝固成为铸件,因此,铸型质量是决定铸件质量的重要因素。铸型的质量在很大程度上取决于工作表面的质量,因为在金属液浇注和凝固过程中,金属液与工作表面之间形成的界面上会发生一系列的物理和化学作用.在不利的条件下,铸型与金属液在界面上的相互作用会导致铸件表面粗糙,甚至产生粘砂、砂眼、麻点等铸件然陷。为了改善铸型表面的质量,应用铸造涂料是提高铸件表面质量的切实可行而又收效十分显著     

换热系数在铸钢件缺陷预测中的应用

铸件／铸型界面上的传热是一个非常复杂的过程。在许多情况下，铸件／铸型问的热交换是整个传热过程的控制环节，是整个系统传热的关键，因此界面换热系数的合理与否将直接影响凝固模拟的精度。大多数合金凝固时在铸件／铸型界面要形成气隙，因此引起界面热阻的变化，成为影响铸件凝固过程的重要因素。     

气塞体铸件压铸过程的数值模拟

通过ANSYS有限元软件对铸件及其模具温度场的模拟分析;找出了最佳的模具预热温度和浇注温度;验证了数值模拟分析在铸件形成中的良好作用.     

RT工艺凝固过程中铸件尺寸精度的热力耦合分析

保证精密铸造中铸件的几何尺寸精度是ＲＴ工艺中十分关键的技术环节。论述了铸造凝固过程分析中的非线性及热力耦合问题,采用热力耦合分析的方法对典型件凝固过程的尺寸精度进行了分析,数值分析结果与实验结果吻合;并将其应用于汽车覆盖件凹模尺寸精度的分析,数值分析结果与实际铸件吻合。证实对铸件／铸型边界模型进行的处理、对有限元分析的时间步长及收敛准则的选取,以及采用热力耦合的分析方法对ＲＴ工艺凝固过程中铸件尺寸     

STUDY ON NUMERICAL SIMULATION OF MOLD-FILLING AND SOLIDIFICATION PROCESSES OF SHAPED CASTING

０ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ,ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｈａｖｅｔａｋｅｎｐｌａｃｅｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆＣＡＤａｎｄｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｃａｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ［１～...     

Application of implicit surface in post-processing of casting simulation

With the development of casting process and its numerical simulation technique, many demands of realism and clearness in post-processing have arisen. This paper introduces the implicit surface to post-processing for the results of casting simulation so as to meet these demands. In this paper, a robust and fully automatic algorithm is proposed for extracting the implicit surface in the signed distance function calculated from the import stereolithography files. Then several applications of implicit surface in the post-processing of casting simulation are listed in two categories. The applications in the first category include fast rendering of massive data, section view in arbitrary direction, visualization of residual liquid, and casting deformation, giving clear and pretty visualization of the results in simulation, and making it possible for engineers and process designers to look through the opaque mold, gain insights to casting process, and locate possible defects. The applications in the second category involve thickness distribution and modulus calculation, which offer important characteristics of castings and facilitate the optimization of casting processes.     

铝合金压铸模具热疲劳寿命试验研究

压铸模具是压铸的关键部件之一,其经受周期性的加热与冷却,易产生热疲劳。针对这种现象,研究压铸模具热疲劳的过程,不同工艺对热疲劳寿命的影响规律,探索预测压铸模具热疲劳寿命的方法。研究开发自约束冷热疲劳方法的热疲劳试验机,试样在铝液中加热,在脱模剂中冷却,试样内部通冷却水冷却,实现在压铸条件下的模具热疲劳试验。采用开发的热疲劳试验机对H13钢试样进行热疲劳寿命试验研究,在试验过程中测量试样的温度变化,每隔3 000～4 000次测量残余应力,观察裂纹,经过几万次的循环后可以得到应力变化曲线和基于温差的模具热疲劳寿命曲线。研究水冷对试样的温度、应力、裂纹以及热疲劳寿命的影响。同时,针对试验过程进行传热数值模拟,得到不同工艺条件下的模具温差。试验和数值模拟相结合讨论如何提高模具的热疲劳寿命。     

电机零部件压铸成型质量控制方法研究

针对电机零部件压铸成形质量不高的问题,在分析主要成形缺陷来源的基础上,讨论了包括结合有限元数值模拟与现代优化理论进行的成形工艺参数优化,针对特定产品改进模具结构,提高铸件成形质量;并且,提出了应使用三维参数化设计,避免了重复的劳动,提高了生产效率。     

基于近似因子分解法的铸造充型过程数值模拟研究

目前求解流动过程中速度场、压力场最常用的方法是SOLA法,在求解过程中由于需要在连续性方程、动量方程间反复迭代,所以计算效率不高。采用近似因子分解法进行速度场、压力场求解,由于在求解过程中每一步均可采用托马斯算法求解三对角方程,所以计算简单,可有效提高计算效率。最终建立了基于有限差分法的流动场数值模拟程序,并针对Benchmark件进行了充型过程流动场数值模拟,通过对比模拟结果与实验结果,验证了计算模型的正确性。