铝液充型过程水模拟计算机可视化技术

采用可视观察方法研究了铝液充型过程的二维流动状态,并与水模拟实验进行了对比分析,通过调整水粘度来保证水模拟过程与铝液充型过程的相似性.以PIV技术为基础,运用数字视频处理中的运动补偿技术,选用NCCF准则和三步搜索法对低压铸造浇注系统水模拟充型过程的内部二维流场进行了计算和分析;运用边缘检测及提取技术,选用Roberts边缘检测算子对低压铸造浇注系统水模拟充型过程的二维表面流场进行了计算和分析,实现了水模拟过程的量化分析.     

应用粒子图像测速技术建立铸造浇注过程水模拟充型液体自由表面速度场

采用粒子图像测速技术对平板类铸件浇注过程水模拟的充型自由表面速度场进行了测试分析。用气泡作为示踪粒子。对底注式、阶梯式和缝隙式浇注系统进行了水模拟研究，建立了底注武浇注系统液体充型过程的自由表面速度场。结果表明，所建立的自由表面速度场能定量地反映充型过程的液体自由表面状态。     

数值模拟在缸盖铸造充型过程研究中的应用

应用数值模拟的方法研究了发动机缸盖铸造的三维充型过程。使用有限单元法求解不可压缩牛顿体流动控制方程,用体积函数法跟踪金属液自由表面的移动。数值模拟预测了金属液充型过程的流动速度场和温度场,并对充型过程进行了评价。模拟结果为发动机缸盖铸造工艺参数提供有益的参考。     

铝合金铸件充型过程及氧化膜卷入的数值模拟

对于直接有限差分法，提出了单元表面无量纲距离、表面充填比率和体积充填比率，以描述铸件充型过程中自由表面的形状，建立了相应的充型过程数学模型，考虑了自由表面形状对动量、质量和能量传输的影响；提出了充型过程自由表面碰撞中表面氧化膜破碎，及其后破碎氧化膜流动的计算模型。对实验铝合金铸件进行了模拟应用，通过实际铸件充型过程的特殊X射线实时观察和记录。及实际铸件的气孔、收缩缺陷分布的检测，对模拟结果进行了验证分析。结果表明：充型过程模拟结果与X射线实时观察结果吻合较好，尤其是自由表面的变化；氧化膜卷入模拟结果与实际铸件气孔、收缩缺陷的分布存在一定的对应关系。     

电机转子鼠笼铸件铸造过程数值模拟

依据实际生产中压铸工艺参数,采用Procast软件对电机转子鼠笼的充型过程和凝固过程进行数值模拟。根据对充型过程分析结果,研究充型过程中铝液速度变化以及型腔内的气压分布。通过对凝固过程分析,研究铸件凝固特性和铝液温度变化规律,并预测可能出现的缺陷。结果表明,在铝液温度为710℃,模具预热温度为200℃,浇注速度为2 m/s时,缩松、缩孔主要集中在转子端环部位。最后提出结构优化方案并进行模拟,改善缩松、缩孔分布情况,并运用至实际生产进行验证。     

柴油机机体铸造充型过程有限元模拟

应用有限元法研究了12150V柴油机机体铸造的充型过程。使用有限法求解不可压缩牛顿流体流动控制方程,用体积函数法跟踪金属液自由表面的移动,预测了机体充型过程的流动速度场和温度场。以此为基础对机体铸造充型过程进行了评价,计算结果为发动机机体铸造工艺参数提供有益的参考。     

铸件充型过程数值模拟的发展

铸件充型过程对铸件的质量有着重要的影响.铸件充型过程的数值模拟可帮助人们更清楚地了解铸件充型过程中金属液的运动状态及温度场的分布.本文主要对充型过程数值模拟中的数值方法的发展过程、自由表面的处理方法的演变以及各种紊流模型的建立等问题进行了总结,并对充型过程的进一步研究发展进行了展望.     

模样密度对消失模铸造充型模式影响的模拟计算

针对消失模铸造和普通砂型铸造中充型模式的差异,通过建立自由表面换热边界条件和压力边界条件,模拟了消失模铸造中熔融金属的充型过程,分析了模样密度对消失模铸造充型模式的影响.分析表明,消失模铸造中金属液从内浇道处呈放射状向前充填,充型较平稳进行,消失模气化反压与重力的相对大小决定了液态金属充型过程中的充填趋势.预测了铸造缺陷的产生过程.     

工程湍流模式在铸件充型过程数值模拟中的应用

将流体湍流流动计算技术和自由表面处理技术应用于液态金属充型过程数值模拟计算,并与层流计算和标准重力浇注试验进行对比表明,湍流与层流计算在自由表面进展方面差别不大,但在计算域内速度矢量分布上存在明显差别。考虑湍流作用更接近实际铸造过程,有助于提高大中型重力铸件充型过程数值模拟计算精度。     

消失模铸造铝液充型速度研究

研究了各工艺因素对消失模铸造铝液在型腔中平均流速的影响,结果表明,保温涂料及一定的涂层厚度有利于提高铝液的充型速度。浇注温度越高,直浇道空心面积率越大,铝液充型速度越快,模样厚度越大,铝液充型速度越慢。一定的直浇道长度及直浇道面积有利于提高铝液的充型速度。施加负压会使铝液的充型速度大大提高。     

充型过程的数值模拟技术

铸造充型过程的数值模拟技术是铸造领域的前沿技术。本文对充型过程数值模拟的发展过程、数学模型、计算方法以及自由表面的处理进行了介绍，并指出了当前研究中存在的问题。     

薄壁大平板铸件的反重力充型数值模拟

Sola-VOF方法是目前进行铸件充型模拟的主流方法。用VOF方法捕捉自由表面，难以施加自由表面条件。采用守恒标量法将气液两相作为同一相来计算，从根本上克服了VOF方法所遇到的计算困难。而守恒标量法在处理气／液界面时存在着两相参数跃迁的难题。针对守恒标量法格式的特点，对相应的Simple格式进行了重构，从而解决了上述问题。根据以上原理，用反重力充填大平板的水力模拟试验作了验证计算，计算结果与试验结果基本符合。     

Effect of mould material on aluminum alloy ingot quality under low frequency electromagnetic casting

F or a semi-continuous aluminum casting process, it is essential to supply high quality aluminum alloy ingot without internal and outside defects. The use of electromagnetic fields to control the size and shape of grains has become one of the most promising methods [1-5] in many engineering applications and tends to be widespread in industries. The application of electromagnetic casting (EMC) technique for improving products quality has attracted a great deal of attention in recent years, and…     

铝合金发动机缸盖铸造工艺的计算机模拟分析

在对铝合金发动机缸盖进行工艺分析的基础上,制定了3组浇注方案,分别为缝隙式顶冒口补缩浇注系统、顶冒口直接浇注系统、半开放式半包围型横浇道浇注系统.通过使用铸造数值模拟软件对金属液的充型和凝固过程进行数值模拟,认为缝隙式顶冒口补缩浇注系统为最优方案.确定了缸盖的优化工艺参数:模具预热温度为400℃,浇注温度为720℃.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,预测了充型时间、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.     

铝合金支架压铸数值模拟及压铸工艺研究

利用ProCAST铸造模拟软件,对铝合金压铸件支架充型、凝固过程进行了数值模拟,得到了速度场、温度场的分布和变化规律。结果表明,浇注温度对压铸铝合金的模拟结果影响最大,其次为模具预热温度、充型速度。本试验条件下得到的优化工艺参数:浇注温度为600℃,模具预热温度为200℃,充型速度为2.5m/s。按照优化后的压铸工艺参数进行生产,得到了合格的铸件。     

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.     

6063铝合金薄板件挤压铸造模具设计及试验

针对厚度为3～4mm的6063合金薄板件,采用一模两腔间接挤压铸造的成形工艺,其模具设计的关键在于如何使金属液能平稳充型。为此,采取了加大浇口面积、提高压射比压和模具预热温度等措施。结果表明,当模具预热温度为250～300℃,浇注温度为740℃,浇口面积选择适当的情况下,成形的挤压铸件基本达到设计要求。     

薄壁件反重力充型的Simple-守恒标量法数值模拟研究

采用ＳＩＭＰＬＥ法结合Ｖａｎ－Ｌｅｅｒ格式开发了铸件三维弃数值模拟计算程序。用单相ＳＩＭＰＬＥ方程同时求解气液两相流动,用Ｖａｎ－Ｌｅｅｒ格式处理自由表面控制方程用薄壁铸件的反重力充填试验做了验证,并对立方体反重力充填进行了计算。     

Simulation of mould filling in lost foam casting process

In this investigation, an algorithm was developed to calculate the gas pressure at the melt/foam interface (gap) owing to degraded foam during mould filling in the lost foam casting process (LFC). The effect of back-pressure on mould filling was modelled using a new experimental function by the addition of a three-dimensional volume of fluid (3D-VOF) function. The molten flow and free surface were simulated using the solution algorithm-VOF (SOLA-VOF) numerical technique. To simulate the three-dimensional incompressible flow in the LFC, the pressure boundary conditions, heat transfer and foam gas pressure effect were modified. Finally, in order to verify the computational results of simulation, a thin plate of grey iron was poured into a transparent foam mould. The mould filling process was recorded using a 16 mm high-speed camera, then images were analysed frame-by-frame to obtain foam depolymerisation and gap volume during mould filling. The comparison of experimental and numerical results in the LFC filling sequence showed good agreement, which confirms the accuracy of the model. IJCMR/447