铸件和铸型间界面传热系数的试验研究

在铸造凝固过程的数值模拟中,铸件/铸型间的界面传热系数是非常关键的一个参数.为提高数值模拟精度,文中采用铝合金铸件设计了金属型铸造试验,考虑了铸型厚度对结果的影响,使用特制的热电偶采集了铸件内部不同位置的温度值.以此实测的温度场数据为基础,结合数值模拟技术和界面传热系数“反问题”的求法,得到界面传热系数与时间的函数关系.结果表明:铸型厚度不同会影响铸件铸型间的热流和界面传热系数的变化规律,且界面传热系数在铸件冷却中并非常数,随着凝固过程的继续而减小.最后将所得界面传热系数用于凝固过程的温度场模拟,与试验结果进行了对比分析,得到了合理的分布,说明此界面传热系数测定方法可行.     

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。     

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。     

电热爆炸喷涂层温度场的数值模拟

涂层／基体的结合强度取决于涂层与基体间的热接触作用,尤其是第一层涂层与基体的相互作用。分析电热爆炸喷涂层的温度场特点,建立温度场模型,并对不锈钢基体上电热爆炸喷涂Al涂层进行了温度场的有限元数值模拟。给出了涂层和基体温度场随时间的变化规律。分析不同界面热阻对温度分布以及凝固过程的影响。结果表明涂层组织将在基体表面由于快速凝固而得到细化,仿真结果对于试验具有一定的指导意义。     

金属型铸造凝固过程温度场数学模型及定解条件的确定

一、概述 金属型铸造时生产量一般都很大，对铸件的质量要求很高，而且要求铸件是稳定的，也就是说同一副金属型中铸造出来的铸件质量应该是一样的。金属液的凝固过程对铸件质量影响很大，因此模拟凝固过程温度场的分布，对优化铸造工艺、预测与控制铸件质量和各种铸造缺陷，以及提高生产效率都非常重要。具体讲，凝固过程温度场模拟可实现如下目的。     

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。     

金属型铸造温度场的有限元数值模拟及确定热物理参数的"逆方法"

采用虚拟仿真技术,利用ANSYS软件,对铸造系统凝固过程的温度场进行研究。考虑了相变潜热、对流边界条件和界面传热系数等各种因素,并将ANSYS计算结果与实验数据进行对比,得到了合理的温度分布,为进一步研究消除铸造缺陷等工程实际问题打下了基础。同时提供一种确定热物理参数的“逆方法”。     

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。     

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。     

板坯结晶器传热与变形的非均匀性

结晶器的传热和变形是导致连铸坯表面缺陷及裂纹的重要因素。基于宽厚板连铸结晶器在线监控系统实测数据,建立针对实测温度的结晶器传热反问题模型,反算迭代结晶器铜板的热流与温度分布,以此为基础,将反算热流和温度施加于热-弹塑性力学模型,模拟和分析实际浇注过程中铜板传热与变形的分布特征。结果表明,结晶器温度分布呈现出明显的非均匀性,传热沿浇注方向体现出继承倾向。铜板的最大变形在宽面中心附近,变形沿中心向两侧角部逐渐减小。浇注过程中,铜板宽度方向上的变形与温度分布趋势接近,并随着电偶实测温度的波动而变化。将实测与模拟相结合的数值分析方法,能够如实反映结晶器过程的非均匀特征,为预测裂纹、优化工艺等提供借鉴和参考。     

基于金属型热交换特点的铝合金铸件生产涂料工艺

基于金属型铸造热交换的特点,涂料层的热阻成为传热的主要热阻.通过调整涂料的配方与厚度,提高金属型的使用寿命和铸件的品质.     

柱形锻件热处理过程中传热模拟分析

以YB-65柱形锻件为研究对象,试验测量其三种不同组织（珠光体、贝氏体、马氏体）的热物性参数,并用JMatPro热力学软件对其进行计算。采用敷偶法研究实际热处理过程中锻件内部温度场的变化,运用商用非线性有限元软件对不同热物性参数条件下锻件不透烧加热、淬火及回火过程中的温度场进行模拟。通过实测和模拟,建立起反映这一热处理过程的传热模型,确定该模型的物性参数、燃气炉加热的表面有效黑度,淬火换热系数等重要参数,模拟结果较好地反应了实际传热过程。     

金属型重力铸造条件下的铝合金铸件生产技术

为了可靠提高铝制铸件产品的性能和品质,基于金属型铸造热交换的特点,通过制定金属型铸造工艺规范、调整涂料配方等技术方案,控制金属型的预热及上下型的温差、浇注温度与开模时间等工艺参数,达到了提高金属型使用寿命和铸件品质的目的。     

污水换热器性能测试与分析

对污水源热泵系统中污水换热器进行了现场测试,依据测试数据分析污水换热器换热量、传热系数的衰减规律。依据测试数据和理论计算分析了污水换热器内污水侧对流换热热阻和污垢热阻的变化规律,以及各热阻在总热阻中的所占比例。结果表明:洁净的污水换热器投入运行225h后,实际换热量为初始值的43.8%;实际传热系数为440W/(m2.℃),为初始值的46.3%;污水侧对流换热热阻占总热阻的60%,污垢热阻占总热阻的20%。提高污水换热器换热效率,保持污水换热器换热量的稳定应从降低污水侧对流换热热阻着手。     

亚快速凝固过程中瞬态界面传热的研究进展

在亚快速凝固过程中,基体与熔体间的界面传热直接影响着熔体凝固过程以及凝固坯壳的组织形貌和表面质量,而瞬态界面传热又是其中的关键问题。重点从瞬态界面传热的研究方法、影响瞬态界面热流的因素、瞬态界面热流对凝固组织的影响等三个方面综述了目前国内外瞬态界面传热的研究进展,并提出目前研究中存在的问题及今后的研究方向。     

塑料薄膜与流延辊换热过程的模拟分析

为实现流延辊辊面温度场的均匀性和稳定性,保证塑料薄膜的高质生产,应用F luent软件对双向回流式螺旋流道的流延辊的换热过程进行了数值模拟;分析了流延膜在流延辊上冷却时的导热、对流、辐射综合的非稳态传热过程,了解了流延膜冷却过程中的传热机理,得出了流延辊内部流道结构、冷却水的流量对流延辊换热强度的影响趋势。研究结果表明,该研究可以为流延辊结构的合理设计、流道参数的优化提供指导。     

连铸钢坯二冷喷嘴热态特性的实验研究

根据非稳态传热学原理,采用对大钢坯试样一侧加热使其温度达到实际连铸二冷区板坯温度,在试样另一侧进行喷水冷却的实验方法,模拟连铸二冷区喷嘴喷水对板坯的冷却过程。实验结果表明:无论哪种形式的喷嘴,随着喷水压力的增大,传热系数都在增大;钢含碳量的高低对传热系数有一定的影响,含碳量越高,传热系数相对更大。将实验结果和工厂实际采集的生产数据计算得到的结果进行比较可知,实验结果和工厂实际生产数据计算所得结果的绝对误差在5%以内,可以满足实际工程生产的需要。