立式离心铸造熔体充填量的研究与模拟

通过受力分析，建立了立式离心铸造钛合金熔体充填流动的数学模型，以及相应的数值模拟模型；通过水力学试验模拟进行验证，与试验结果的良好符合，证明了数学模型的正确性及数值模拟结果的准确性。理论分析和试验结果表明，充填量随充填时间和离心转速的增加而增加，但是过高的转速却会导致型腔中熔体充填量的下降。     

Modeling of solidification grain structure for Ti-45% Al alloy ingot by cellular automaton

A cellular automaton model for simulating grain structure formation during solidification processes of Ti45% Al(mole fraction) alloy ingot was developed, based on finite differential method for macroscopic modeling of heat transfer and a cellular automaton technique for microscopic modeling of nucleation, growth, solute redistribution and solute diffusion. The relation between the growth velocity of a dendrite tip and the local undercooling,which consists of constitutional, thermal, curvature and attachment kinetics undercooling is calculated according to the Kurz-Giovanola-Trivedi model. The effect of solidification contraction is taken into consideration. The influence of process variables upon the resultant grain structures was investigated. Special moving allocation technique was designed to minimize the computation time and memory size associated with a large number of cells. The predicted grain structures are in good agreement with the experimental results.     

离心场对钛合金铸造性能的影响

在立式离心场下和重力场下对石墨型钛合金铸件在铸造过程的充填及凝固情况进行研究.结果表明:在立式离心场下钛合金熔体的铸造性能好,其流动性和充填性得到很大改善;尤其对3 mm壁厚薄壁件,在重力场下由于充填阻力大于充填力,合金熔体无法完全充填铸型,而在离心场下可以实现全部充填,且最小壁厚可达到0.3 mm.此外,离心场下由于离心力和科氏力的共同作用,铸件的缺陷明显减少,且随铸型转速的增加而不断减小.     

过冷定向凝固Ti-44Al合金微观组织的相场法模拟

采用相图计算热动力学模型构造凝固体系的自由能,通过相场法模拟了Ti-44Al合金在过冷定向凝固条件下微观组织演化,观察到胞/枝晶共存的微细结构的形成。对胞/枝晶尖端温度场分析表明,结晶潜热的释放导致“领先臂“尖端的固相前沿出现局部正温度梯度有利于这种结构的形成。同时考察了“领先臂“尖端的溶质场分布并计算了溶质分配系数。模拟结果与试验结果有可比性,与理论结果相符合。     

铸钢件保温冒口计算模型及软件的研究

针对两种铸钢材料ZG0Cr13Ni4Mo和ZG230-450,详细地研究了其保温冒口计算模型及计算软件,以指导保温冒口工艺的设计.文中采用了数学分析、数值计算、浇注实验和无损检测等多种研究方法,比较和分析了三次方程法、周界商法及Q参数法三种解析法的特点及适用性.结果表明三次方程法更适合做保温冒口的计算模型,并以此开发了相应的计算软件.研究方法和结果对其他种类铸钢件保温冒口设计和计算有借鉴和指导作用.     

铝合金压铸模CAD技术

采用Windows98／NT操作系统，利用Visual Foxpro语言开发数据库，对铝合金压铸模具中各个模板及模板 配零件以及它们的孔的尺寸进行编程设计。用C语言编程设计，将结构参数转化成在Auto CAD下可执行的.SCR文件，使用SCRIPT命令，便会在AutoCAD绘图方式下自动生成所需的模具设计图形文件。利用AutoCAD三维实体造型功能可设计压铸件动模型腔、定模型腔和合箱后的实体。从不同角度、不同截面可直观观察零件，确定分型面和浇注系统、排溢系统的位置。     

凝固数值模拟中铸件三维实体造型及三维网络自动剖分的研究

运用截面组合法ＳＰＭ（ＳｅｃｔｉｏｎＰａｃｋｅｄＭｅｔｈｏｄ）及彩色识别法ＣＲＭ（ＣｏｌｏｒＲｅｃｂｇｎｉｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄ）研制了在个人计算机上的铸件三维实体造型及三维有限差分网格自动剖分软件系统ＧＡＬ（ＧｅｏｍｅｔｒｉｃＭｏｄｅｌｌｉｎｇａｎｄＬａｔｔｉｃｅＤｉｖｓｉｏｎ），该系统可作为诸如温度场、流场等数值模拟的前处理。     

铸件凝固数值模拟前处理的研究

铸件凝固数值模拟的前处理，对模拟系统能否在生产中应用至关重要。以ＰＣ机上的ＡｕｔｏＣＡＤ１２．０作为图形支撑，以ＤＸＦ为接口建立了三维网格自动剖分软件系统，该软件系统可完成复杂铸件的三维实体造型及有限差分网格自动剖分这一前处理工作。为铸件凝固数值模拟系统的应用提供了保证，同时还可作为其它领域数值模拟的前处理系统。     

立式离心场下钛合金铸件缩孔缩松数值模拟

立式离心场下,合金熔体的临界补缩固相率随铸型转速及旋转半径的变化而变化,研究结果显示,随着铸型转速以及旋转半径的增加,临界补缩固相率逐渐增大.通过试算法建立了立式离心场下动态临界补缩固相率.同时通过数值模拟方式,研究了铸型转速、旋转半径、熔体过热度以及铸型型温对钛合金铸件缩孔、缩松的影响.结果显示,随着铸型转速和旋转半径的增加以及熔体过热度及铸型温度的升高,铸件的缩孔、缩松逐渐减少.     

铸造过程数值模拟中的网格技术

网格技术是铸造过程数值模拟技术的重要组成部分,是实现铸造过程数值模拟的瓶颈,其发展对于数值计算效率和计算精度的提高起着不可估量的作用。本文主要对铸造过程数值模拟中生成网格时所依赖的数值算法和以网格的构造特点为基础的网格分类进行了总结,着重阐述了适体网格技术在铸造过程数值模拟中的发展及其应用,并对铸造过程数值模拟中网格技术的进一步研究发展进行了展望。