热物性对球铁件温度场数值模拟精度的影响

采用正交计算的方法研究了热物性 对球铁件凝固过程温度数值模拟精度的影响，得到了热物性值对数值模拟精度影响的主次顺序，并通过合理选到热物性值显著提高，数值模拟分析的精度。     

大型铸钢件热物性参数确定及在凝固模拟中的应用

为确定大型铸钢件砂型热物性参数,对17.5t铸钢试件进行了测温实验;将确定后的热物性参数应用于300t快锻机下横梁铸件凝固过程的模拟。结果表明,400℃时,砂型导热系数最小;温度大于600℃时,砂型比热随温度升高而增大的速度减小。优化设计下横梁铸件冷铁及补贴有利于补缩,可防止缩孔缩松。     

铸钢件凝固计算机三维数值模拟技术的温度场验证

我公司在推广应用数值模拟技术过程中对温度场计算结果进行验证,修正了潜热处理数学模型,对模拟计算的初始条件进行完善,使数值模拟技术更加成熟,更加实用。     

铸钢件准固态区域应力,应变数值模拟及热裂机制

对ＺＧ４５实验热裂试棒的数种工况进行了应力－应变的数值模拟，对热裂形成机制进行了讨论。研究认为：热裂起源于Ｂｉｎｇｈａｍ体，是塑性变形超过Ｂｉｎｇｈａｍ体塑性储备值所致。     

大块非晶合金的热物性及冷却过程的数值模拟

对大块非晶合金Zr4 1Ti14 Ni10 Cu12 .5Be2 2 .5(摩尔分数 )的比热容和导热系数进行了测量 ,发现在 15～ 35 0℃范围内 ,其比热容和导热系数随温度的增高而增大 ,二者的变化范围分别为 0 .386～ 0 .485kJ/ (kg·℃ )和 4.80～ 7.74W/ (m·℃ )。在深过冷区域的比热容和导热系数分别是 0 .5 9kJ/ (kg·℃ )和 9.5 5W / (m·℃ )。在对此合金的比热容和导热的系数测量和分析的基础上 ,利用这些参数对其冷却过程进行了数值模拟 ,并用楔形试样进行了验证。利用数值模拟可以预测Zr4 1Ti14 Ni10 Cu12 .5Be2 2 .5合金在水冷铜模铸造过程中的冷却速度 ,并依此判定是否能够获得非晶态铸件。     

连续热冲压中热物性参数的研究

以U形件热冲压为例,通过数值模拟、正交试验和函数拟合研究了连续热冲压中模具温度的变化规律以及模具导热率、工件与模具间接触换热系数和冷却水对流换热系数对模具温度的影响。结果表明:连续热冲压U形件时,模具温度在波动中上升,达到热平衡时,波动幅度不再变化。模具温度越低,对工件淬火越有利。增大模具导热率与冷却水的对流换热系数可以降低模具温度;增大工件与模具间接触换热系数,模具温度上升,U形件冷速呈抛物线变化,通过计算可以确定接触换热系数的合理取值范围。     

铸钢件的热裂

本文叙述了关于铸钢件热裂的研究历史;分析了铸钢件发生热裂的原因,以及影响热裂的因素和预防热裂发生的措施。     

铸造过程温度场的数值模拟

结合材料变温过程材料热物性参数的变化,利用ANSYS软件对几何外形复杂的铸件在铸造过程中的温度场进行了模拟,得到了铸件温度随时间的分布关系.模拟结果较真实地反映了铸造系统温度的变化过程,且运算速度较快,从而可预测缩孔、缩松等缺陷出现的可能性及位置,为优化铸造工艺方案提供科学指导.     

铸造过程温度场的数值模拟

结合材料变温过程材料热物性参数的变化,利用ANSYS软件对几何外形复杂的铸件在铸造过程中的温度场进行的模拟,得到了铸件温度随时间的分布关系.模拟结果较真实地反映了铸造系统温度的发展过程,且运算速度较快,从而预测缩孔、缩松等缺陷出现的可能性及位置,为优化铸造工艺方案提供了科学的指导.     

铸钢件流动与传热耦合计算数值模拟

利用计算机数值模拟技术,对铸钢件充型过程的流动与传热进行了分析,建立了充型过程流动与传热耦合计算数值模拟的数学模型,提出了运算条件和模拟软件。试验室和生产验证表明,该计算方法能准确模拟铸钢件的充型过程,为优化铸钢件铸造工艺提供了科学的依据。     

ZF钢连铸坯热应力的计算机模拟分析

为了解决ZF钢连铸过程中经常出现的表面裂纹问题,构建了几何物理模型,确立了借助于ADSTEFAN软件求解热应力和实测钢坯温度场相结合的方法。通过模拟不同过热度、不同拉速和结晶器不同锥度的浇注和凝固过程,分析它们的应力分布趋势。结果发现,随着拉速的提高,坯壳产生的热应力逐步减少。但拉速过快,坯壳厚度变薄,容易造成漏钢事故,有的可能产生重接,经过轧制产生表面裂纹。因此在提高拉速的同时应防止拉速过快产生漏钢、重接事故。随着过热度的提高,坯壳产生的热应力增加。因此在生产过程中应尽可能降低过热度来减少热应力。随着结晶器锥度的增加,坯壳产生的热应力增加,在实际生产时要选择合适的锥度,防止热应力的增加,因此在相同的条件下,坯壳角部的热应力比其他部位的热应力大得多。在结晶器的设计时应采用圆弧角,这样可有效减少热应力的产生。另外,拉速对热应力的影响要大于过热度的影响。     

铸件热应力场数值模拟

基于有限差分法(FDM)对铸造过程热应力场进行了三维数值模拟研究，并对标准应力框试件和箱体铸件进行了热应力场模拟，得到比较满意的结果。此方法使得铸件应力应变分析与传热分析使用同一离散模型，避免了FDM／FEM不同模型之间的节点匹配及单元温度载荷传递，能使流动场、温度场、应力场数值模拟统一采用差分格式。     

不锈钢精铸件的充型和凝固过程数值模拟

计算机数值模拟技术为精铸工厂提供了一种潜在的大幅度节约时间和降低生产费用的途径，这项技术使得在短期内以低费用来优化铸造工艺成为可能。本文详细介绍了铸造过程数值模拟的方法。列举出一些精铸件应用数值模拟技术的实例     

大型铸钢件补浇工艺的凝固模拟研究

结合工厂实际生产条件,对特殊的砂型铸造工艺－补浇工艺进行了铸钢件温度场模拟和缩孔缩松的预测。同时为了满足工艺设计的要求,对铸件本身和浇注系统,冒口的质量进行了精确统计。所有的温度场模拟,缩孔缩松的预测结果和质量统计结果对制定工艺起到了辅助设计的作用,依照模拟结果制定铸造工艺,该按工艺进行实际生产,浇注结果较为满意。在此工艺的制定过程中,计算机凝固模拟技术起到了很好的辅助设计作用。     

基于有限单元法的铸件热应力场数值模拟

重点论述了基于有限单元法(FEM)对铸件热应力场进行数值模拟的理论基础和实际方法,开发了基于有限单元法的铸造热应力场模拟程序.采用典型试件进行了算例验证,并与ANSYS的模拟结果及实际铸件浇注结果进行了对比,结果吻合.研究表明,开发的基于有限单元法的铸件热应力场数值模拟程序,模拟结果精确,运行可靠.     

铸钢件凝固过程计算机模拟技术应用研究

介绍清华大学开发的计算机三维数值凝固模拟软件FT—Star的功能及其在二重集团公司的工艺性试验和应用研究。解决了软件实际应用于铸钢件凝固过程中出现的一些问题,摸索出一些计算经验和规律。对不同铸钢件如何恰当地剖分网格、确定缩孔缩松判据参数、优化补贴工艺设计等都进行了深入研究,保证了计算机数值模拟结果的精确、可靠。实现了铸造缩孔缩松缺陷的预测,避免过去靠经验来进行铸造工艺设计,使工艺设计更具有科学性,大大降低了铸造生产成本。     

双辊铸轧辊带温度场的数值模拟

介绍了采用有限差分法求解铸轧中铸轧辊辊套温度场及铸轧区温度场 ,其中铝熔体凝固时相变潜热的释放采用热焓法来进行处理 ,得到了铸轧区及辊套温度场分布情况 ,并结合优化方法求得了辊带界面的平均换热系数为8.14kW/(m2 ·℃ )。     

方坯连铸非稳态充型过程流场温度场耦合数值模拟

采用CFD商用软件Flow-3d,对C的质量分数为0.2%的碳钢165mm×165mm方坯连铸非稳态充型过程中结晶器内钢水在流场、温度场耦合作用下的凝固和流动状况进行数值模拟。结果表明,内置冷却器在连铸充型过程中可以明显地提高传热效率,降低钢液冲击深度。内冷却器对钢液的流动影响很大,可以减缓钢液的流动速度,减少冲击深度,并能使钢液的流动更加均匀,提高铸坯质量。     

基于微机的铸件凝固过程应力数值模拟及工程应用

开发了基于微机平台的FDM／FEM集成应力分析系统，对复杂大型铸件的凝固过程热应力进行三维数值模拟；比较了鼓风机机壳在两种不同工艺方案中的残余应力，并且分析了对水轮机长轴头的热裂倾向。