THERMOMECHANICAL MODELING OF SOLIDIFICATION PROCESS OF SQUEEZE CASTING II. Numerical Simulation and Experimental Validation

基于本工作第I部分建立的挤压铸造凝固过程热--力耦合数学模型及求解方法, 开发了相应的模拟计算软件. 基于Gleeble高温力学行为测试数据所得的本构关系, 采用开发的软件对不同工艺条件下A356铝合金挤压铸造凝固过程进行了模拟计算, 模拟结果与实验结果一致, 表明所建立的模型对挤压铸造过程热和力的分析是正确的.     

基于FDM/FEM的挤压铸造收缩缺陷数值模拟

建立了模拟挤压铸造凝固过程中收缩缺陷形成的有限差分/有限元计算模型,该模型包括了凝固过程中的潜热释放和体积收缩效应.在温度场模拟中采用了交替隐式算法,在应力场模拟中采用了热粘弹塑性本构模型.为验证模型的正确性,对A356铝合金挤压铸造凝固过程进行了模拟计算,模拟结果与实验结果一致.     

A319合金挤压铸造凝固过程数值研究

利用ANSYS有限元分析软件,考虑相变潜热、对流边界条件和界面传热系数等因素,建立了铝合金挤压铸造凝固过程温度场模型,研究了挤压铸造过程参数(挤压力及模具预热温度)对铸件凝固过程温度分布的影响.通过分析不同挤压力下铸件的显微组织,表明模拟结果与实验结果基本一致.     

砂型重力铸造铝合金轮毂温度场数值模拟

对电动车铝合金轮毂在砂型重力铸造凝固过程中的温度场进行数值模拟。建立砂型重力铸造铝合金轮毂凝固过程温度场的数学模型、几何模型及有限元仿真模型。充分考虑材料及边界条件等参数的非线性特征,使用等价比热法对结晶潜热进行处理。基于有限元模拟软件Procast,对砂型重力铸造铝合金轮毂凝固过程温度场进行数值模拟计算,通过模拟计算,获得温度场的分布规律。结果表明,三维温度场数值模拟计算结果能够反映铸坯在凝固过程中温度场的动态变化。     

汽车副车架挤压铸造凝固过程热-力耦合模拟

根据挤压铸造凝固过程的基本物理规律和特点,提出了一种基于ANSYS的挤压铸造凝固过程热-力耦合模拟方法。模拟中考虑了热收缩和相变收缩,材料凝固和受力状态下的力学行为、潜热释放规律,以及界面传热与变形之间的相互作用。通过对阶梯试样的模拟,展示了模拟方法的有效性,模拟结果在一定程度上描述了铸件凝固过程的温度变化,同时较好地显示了挤压铸造凝固过程中挤压力的传递和衰减。最后,利用此模拟方法对汽车副车架的挤压铸造凝固过程进行计算,并根据模拟结果对工艺方案进行了优化。     

大型铸钢件凝固过程数值模拟

铸钢件凝固收缩大,铸造工艺复杂,进行凝固过程计算机模拟十分必要.本文基于有限差分法建立铸钢件凝固过程传热计算的数学模型,开发铸钢件凝固过程三维温度场数值模拟分析软件.利用该软件计算了大齿轮毛坯铸钢件凝固过程的温度场,结果与实际情况吻合较好.     

铝合金挤压铸造过程微观孔洞形成的建模与仿真

基于挤压铸造过程微观孔洞的形成机理,建立了模拟铝合金挤压铸造过程微观孔洞的数学模型.该模型考虑了传热、凝固收缩、补缩流动、压力传递、氢(H)的再分配等因素,通过计算凝固收缩导致的补缩流动与压力降低,以及挤压过程的压力传递,获得挤压铸造过程糊状区的压力分布,结合微观孔洞形成条件及H的守恒方程,计算微观孔洞的体积分数.对不...     

基于投影法的挤压铸造充型过程数值模拟

采用投影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,对纯铝件挤压铸造充型过程进行了模拟计算,计算结果与试验结果相符合。     

挤压铸造铸件凝固过程热力耦合分析

用热力耦合方法分析了锌铝合金挤压铸造凝固过程中的温度场以及由此产生的应力、应变场.对传热系统模型中的对流、辐射边界条件和凝固潜热进行了处理.建立了热粘弹塑性有限元模型,用有限元软件进行数值计算分析,并给出了计算结果.     

铝合金双重挤压铸造补缩位置和补缩力的确定

以某铝合金汽车轮毂为研究对象,运用铸造有限元分析软件,对其进行了挤压铸造数值模拟。研究了填充和凝固过程中温度场的分布,预测了在此过程出现的缩孔、缩松缺陷位置。模拟结果显示,轮毂中心部位容易产生缩孔、缩松,因此将双重挤压铸造补缩位置设置在轮毂中心部位。计算补缩力时采用屈服准则分析并得出补缩力的经验公式,然后对轮毂进行双重挤压模拟,最终确定补缩力的大小。     

主动轮的铸造工艺优化与实践验证

针对两种主动轮铸件批量出现缩松情况,运用华铸CAE软件对传统的铸造工艺进行凝固模拟和分析.在凝固模拟计算结果与实际相一致的基础上,采用华铸CAE软件对传统铸造工艺进行了优化,确定了主动轮类铸件较合适的铸造工艺方案,并得到了实践验证.     

铝合金铸件凝固过程的有限元数值模拟研究

铸件凝固过程数值模拟是计算机在铸造中应用的重要内容之一,为优化铸造工艺设计,提高和确保铸件质量,降低生产成本,提高劳动生产率提供了科学的手段.本文应用有限元法,对铝合金铸件凝固数值模拟进行了初步的研究.本文的铝合金铸件凝固过程数值模拟采用了热传导模型,利用伽辽金加权余量法建立有限元格式.凝固潜热的处理采用了假想热流法(ficitiousheatflowmethod).考虑了铸造中可能遇到的各种边界条件.为了提高研究起点,本程序的前后处理采用了美国SDRC公司的商品化软件I-DEAS中的相应模块.该软件能够建立复杂形体的有限元模型,并输出相关的数据文件.利用自行开发的前处理接口程序实现与主程序的连接.最后,应用本软件对两种条件下的铝合金金属型铸件的凝固过程进行了数值模拟,得到了铸件凝固过程中温度场分布,并用多种判据对该条件下铸件是否会出现缩松(孔)缺陷进行了预测.通过数值模拟结果与有关文献给出的铸件指定部位的冷却测试曲线的对比,验证了本程序的准确度.     

高强韧支座挤压铸造工艺优化

支座是重要承载零部件,对负载能力要求较高,铸件采用A354铝合金,需经T6热处理。本研究采用MAGMAsoft铸造模拟软件对挤压铸造的支座进行充型和凝固过程模拟,并根据挤压铸造过程的温降及缩孔收缩,得到符合生产要求的高强韧支座的挤压铸造工艺参数,并对该工艺参数进行了实际生产验证。     

基于3D打印的高温合金涡轮壳快速铸造工艺研究

结合涡轮增压器开发中涡轮壳的快速铸造,根据打印模样材料的热特性调整铸造过程的收缩因子以保证铸件精度;基于其三维数模进行多个铸造工艺方案设计,按照型壳温度型温度等参数进行正交试验确定了浇注温度;结合实际工艺流程提取边界条件、利用Pro/CAST软件进行铸造充型凝固模拟计算,解决材料在充型凝固过程中的缺肉、缩松等缺陷;在对多方案优化的基础上进行试浇,短期内实现了涡轮壳铸件的成形控制。     

主动轮的铸造工艺优化与验证

针对本厂生产的两种主动轮铸件批量出现缩松情况,运用华铸CAE软件对传统的铸造工艺进行凝固模拟和分析.在凝固模拟计算结果与实际相一致的基础上,采用华铸CAE软件对传统铸造工艺进行了优化,确定了主动轮类铸件较合适的铸造工艺方案,并得到了实践验证.     

电机鼠笼转子半固态挤压铸造数值模拟

建立了半固态挤压铸造电机鼠笼转子三维网格模型.运用数值模拟软件Anycasting对试制产品进行了挤压铸造充型过程和凝固过程的数值模拟.通过分析缺陷情况,对工艺参数进行了优化.结果表明,在模具温度220℃,浇注温度595℃,压射速度0.3m/s条件下,能够获得最佳质量的电机鼠笼转子铸件.     

挤压铸造铝合金铸件内部温度测量及组织特征

开发了一种挤压铸造过程直接测量铸件内部温度的方法,该方法能够对直接挤压铸造过程中铸件内部的温度变化进行连续多模次测量。采用该方法,对A356铝合金挤压铸造过程中铸件内部温度变化进行了测量,获得了不同挤压压力下阶梯试件不同部位的冷却曲线。采用光学显微镜对测温部位附近的凝固组织进行了观察,并测量了晶粒尺寸。通过将凝固组织与冷却曲线对照分析,研究了压力对凝固组织的影响。     

门框底衬铸钢件的铸造工艺设计及数值模拟

运用传统方法设计了门框底衬铸钢件的铸造工艺:包括分型面、浇注位置的选择、铸造工艺参数的确定以及浇注系统、冒口、冷铁的设计.根据铸件形状较复杂的特点,设计了两个内浇道;将铸件划分为4个补缩区域进行补缩,并配合冷铁来实现铸件的顺序凝固.用Pro/E软件建立了铸件的三维模型,采用ViewCast铸造模拟软件对铸件的凝固过程进行了模拟计算.模拟结果显示,在门框底衬凸台处会产生缩孔、缩松缺陷.根据数值模拟结果并结合理论分析,对铸造工艺方案进行了优化.通过改进工艺,最大程度地消除了铸造缺陷,从而获得了合理的铸造工艺方案.     

大型薄壁复杂铝合金舱体件低压铸造模拟对比分析

对NovaCAST、JSCAST和EasyCast 3种铸造模拟软件进行详细地介绍对比。利用3种软件对同一个大型薄壁复杂铝合金舱体件低压铸造过程进行模拟计算，对凝固过程和缺陷预测的模拟结果进行了对比分析。结果表明，3种软件的计算模型、边界条件及工艺参数设置以及缺陷预测判据等方面存在差异，但舱体铸件的凝固顺序和缺陷预测位置基本一致，说明3种铸造模拟软件均可很好预测大型薄壁复杂舱体件铸造过程的缺陷分布。     

电磁离心凝固过程中宏观偏析的数值模拟

基于连续模型建立了非惯性坐标系下电磁离心凝固过程流动、传热、传质耦合数学模型．依此模型对Al-5％Cu合金进行了模拟计算．结果表明，电磁离心凝固过程中，电磁力使熔体的平均径向运动速度下降．熔体流动状态的改变使凝固合金外层的逆偏析减轻，凝固过程中两相区的负偏析也减轻．与普通离心铸造相比，电磁离心凝固可减轻铸件宏观偏析．模拟结果与实测铸件成分分布基本吻合，表明本数学模型较好地描述了电磁离心凝固过程．