铝合金汽车轮毂低压铸造数值模拟缺陷预测及改进措施

以铝合金汽车轮毂为研究对象,运用铸造模拟软件进行了低压铸造数值模拟计算,获得了充型和凝固的动态过程,观察到了低压铸造中金属液流动的状态,获得了金属液停止流动和凝固的时间点以及预测了存在缩松缩孔缺陷。根据模拟结果进行改进并重新进行模拟,结果表明,充型过程中金属液流动更加平稳,凝固过程中可能产生的缩孔、缩松等缺陷得到有效的消除。     

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.     

快速砂型铸造缸盖充型和凝固过程的数值模拟

在发动机缸盖快速砂型铸造工艺流程和铸造工艺设计的基础上,利用ProCAST软件对金属液的充型和凝固过程进行数值模拟。结果表明,采用单侧底注式浇注系统能够实现顺利充型。在凝固阶段缸盖外壁最先凝固,接着是铸件内部凝固。冒口对缸盖上部的厚大部位补缩良好,内浇口对缸盖下端厚大部位实现了补缩。整个铸件没有形成明显的孤立液相区。铸件内部仅存在均匀分散的缩孔、缩松,且孔隙度总体上小于10%,铸件质量良好。     

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。     

真空差压铸造法金属液流动形态的研究

采用电极触点法研究了真空差压铸造时金属液在充型过程中的流动形态 ,揭示了其充型过程的特点和规律 ,论述了不同的金属液充型流动形态与铸件质量的关系 ,提出了与真空差压铸造充型过程相符的变密度浮射流充型模型     

基于近似因子分解法的挤压铸造充型过程数值模拟

充型过程数值模拟有助于了解型腔内金属液的流动形态。SOLA法是目前求解速度场和压力场最流行的方法之一,但SOLA法在求解速度场和压力场的过程中,需在动量方程和连续性方程之间进行反复迭代,计算效率低。本文采用近似因子分解法进行速度场和压力场的计算,根据挤压铸造的特点,考虑冲头的运动,建立基于有限差分法的流动场数值模拟程序,从而实现了对挤压铸造充型过程的数值模拟。为验证程序的正确性,对纯铝实验件挤压铸造充型过程进行了模拟计算,模拟结果与中国兵器科学研究院宁波分院齐丕骧研究员关于冲头速度控制的论述一致。     

真空差压铸造法金属液动形态的研究

采用电极触点法研究了真空差压铸造时金属液在充型过程中的流动形态，揭示了其充型过程的特点和规律，论述了不同的金属液充型流动形态与铸件质量的关系，提出了与真空差压铸造充型过程相符的变密度浮射流充型模型。     

消失模铸造充型速度和流动前沿温度的数值模拟研究

采用数值模拟方法,通过模拟板形灰铸铁件的消失模铸造充型过程,分析了各种工艺因素对充型过程中金属液前沿的流动速度和温度的影响规律.结果表明,液态金属充型速度随浇注温度、负压度和涂层透气性的增大而增大,随模样密度和涂层厚度的增大而减小;金属液流动前沿温度随模样密度和涂层厚度的增大而下降,而随负压度的增大而提高.     

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。     

发动机连杆挤压铸造数值模拟研究

为实现发动机连杆在挤压铸造生产过程中的精确控制,利用ProCAST软件对其挤压充型与凝固过程进行了数值模拟。通过在传统压铸模拟方法的基础上增加压力补缩、排气模型的设置,更准确地模拟了发动机连杆挤压铸造充型和凝固的过程,对金属液充型状况、液流的速度矢量场、温度场的分布情况进行了研究,为实际生产确定了充型和凝固时间参考,预测和分析了可能出现的缩松缩孔及气孔缺陷,并提出了消除缺陷的解决措施。将此模拟的分析结论应用到实践中,可优化挤压铸造过程,提高产品质量。     

典型薄壁筒体铸件精密成形工艺数字仿真研究

通过对一典型薄壁筒体铸件精密成形时的充型压力曲线仿真分析,优化出最佳的随截面变化的非线性压差曲线,实现了金属液在型腔中的平稳充型,最终获得的筒体铸件质量良好.     

基于数值模拟技术镁合金压铸模浇注系统优化设计

设计3种类型的浇注系统,运用铸造专用模拟软件JSCAST对3种浇注系统进行压铸数值模拟试验,分析液态金属充型及凝固过程中的速度场和温度场的分布,根据凝固规律有效预测铸件中可能存在缩孔及气孔缺陷的分布,从而选取T型浇注系统作为缸盖罩的最佳浇注系统并对其进行优化。试验结果验证了优化设计的可行性以及压铸过程数值模拟的可靠性,对压铸生产具有一定的指导意义。     

气缸盖铸件凝固过程数值模拟及缩松缩孔预测

分析了铸件凝固过程结晶潜热释放和缩孔缩松形成条件,应用有限元法模拟了低压铸造铝合金气缸盖铸件的凝固过程,得到了在不同凝固阶段铸件的温度场,预测了铸件的缩松缩孔。在此基础上,对气缸盖铸件凝固过程进行了评价,数值模拟结果可为气缸盖铸造工艺参数设计提供参考。     

Numerical simulation of heat transfer and fluid flow of molten metal in MMA–St copolymer lost foam casting process

In this study, a computational fluid dynamics (CFD) code was developed to calculate the filling pattern using volume of fluid (VOF) algorithm with donor–acceptor method for free surface simulation. This algorithm has been modified to include the pressure of the gas produced from foam degradation. For this purpose a heat transfer model and 2D foam degradation model were developed. In heat transfer model, radiation and conduction between foam and molten metal; and convection between gas and molten metal were considered. In order to evaluate the results of simulation, a bench scale casting apparatus was assembled and the casting was conducted in a transparent mold. The effect of several parameters such as coating thickness, foam density and vacuum level on the gap temperature, gap pressure and filling speed was studied with the developed software. It was found that the simulated results are in good agreement with experimental results.     

Numerical simulation of complex multi-phase fluid of casting process and its applications

In simulating complex multi-phase fluid some key problems must be taken into account, namely, turbulence problem, surface tension, heat transfer, phase-change etc. To model the multi-phase fluid exactly, these key problems must be dealt with properly at the same time. In this paper, after reviewing previous works on fluid field simulation, a mathematics model was set up to describe multi-phase fluid, including turbulence, surface tension, heat transfer, phase-change problems etc. Based on a Fi…     

Numerical simulation of molten metal flow under vacuum condition in high pressure and low pressure die casting process

Abstract

The vacuum analysis algorithm was developed to simulate the total system of high pressure die casting process including vacuum vent, cavity and plunger area. The various vacuum degrees (760, 650, 500, 250 and 60 mmHg) were artificially applied in cavity. The filling behaviours of molten metal under the applied vacuum conditions were simulated and compared with those of experiment. The filling amount in cavity was increased with the increase of applied vacuum pressure during partial shot experiments. The simulated filling behaviours of molten metal were relatively well agreed with those of experiment. Through the results of fluid flow simulation, the relationship of filling length and filling velocity with the variation of vacuum pressure was analysed respectively. And it applied to a real die casting product and the internal gas quantity of product was significantly reduced by modification of vacuum gate system.     

消失模铸造充型过程中的气膜压力及其厚度的数值模拟

采用数值模拟方法,通过模拟板形灰铸铁件的消失模铸造充型过程,分析了各种工艺因素对充型过程中的气膜压力和气膜厚度的影响.结果表明,液态金属充型的驱动力并非重力而是消失模的退让速度,而这一速度是由气膜压力和气膜厚度的相互自动变化来调节,使充型达到稳态.结合理论计算,得到底注式浇注时充型可达到稳态,且气膜厚度和气膜压力随浇注温度、模样密度、涂料层厚度的增大而增大,随负压度和涂层透气性的增大而减小.     

消失模铸造充型过程数值模拟

运用PROCAST软件对板形铸钢件的消失模充型过程进行了数值模拟。考察了阶梯式浇注系统的充型顺序以及底注式浇注系统的充型形态，另外研究了底注式浇注系统的浇注速度对缺陷形成的影响。模拟结果表明，消失模铸造中，金属液优先从阶梯式浇注系统的上层内浇道充型，充型前沿流动紊乱，铸件容易出现气孔或夹渣；对于底注式浇注系统，充型前沿的流动相对平稳，但过快的浇注速度同样会导致气孔或夹渣缺陷。     

基于充型过程金属液流动特点的气-液两相流算法模型（英文）

针对在铸件充型过程中,金属液表现出不同的流动特点,含有固体颗粒的金属液具有不可压缩非牛顿流的流动特性,而过热金属液具有不可压缩牛顿流的流动特点,采用Projection方法求解气体、过热金属液和含有固体颗粒的金属液的速度场,用Level set方法来追踪气-液界面边界。为了验证计算模型,将模拟结果与实验结果(采用16 mm摄像机记录充型过程)进行比对,从而证明计算模型的正确性。