铸型物性值的测定方法及计算机辅助校正

铸型物性值已成为铸造工艺计算机铺助设计急待解决的问题.作者通过浇注试验法,提出了一种铸型表观物性值的方法.为使测得的结果更适用于铸件凝固温度场计算机模拟,还利用铸件温度模拟软件,用插值计算法对测得的铸型物性值进行校正,使修正后的铸型物性值更趋于准确.     

铸型对镁合金铸造过程温度分布的影响

采用直接差分法求解热传导方程,对镁合金铸造过程进行模拟,研究了铸型条件对温度分布和铸件质量的影响。结果表明:砂型铸造条件下,铸型导热系数小,铸件凝固速率慢,铸件\铸型界面温度值突变小;金属型铸造条件下,铸型导热系数大,铸件凝固速率快,铸件\铸型界面温度值突变大。在实际铸造工艺中,需选择合适导热系数的材料制作铸型,从而在避免较大热变形和热裂现象的同时提高铸造速度。     

铸件凝固温度场数值模拟中动态边界条件的探讨

铸件温度场数值模拟发展到今天巳有五十年历史了。但常常因计算精度不足而未广泛应用于主产实际。目前,温度场的计算方法很多,其数学模型的基础都是热传导偏微分方程。根据对热传导偏微分方程求解区域的不同,可把它们分为两大类:一类是求解区域包括铸件、铸型、有的还包括砂箱;另一类是求解区域只包括铸件。在前一类算法中,计算精度不足的主要原因是缺少铸型精确的热物性参数和对铸件与铸型界面的热阻考虑不适所致。而且此类算法还把大量机时     

用微机优化方法测定砂型的热物性值

本文设计并自制了简便的实验装置,用浇注法测定出铸件—砂型的界面温度及砂型中各点温度随时间的变化,将实验获得的数据经微机处理获得砂型的表观热物性值,进而经过微机优化求得随砂型温度变化的真正热物性值。测量及计算误差在5％以下。原则上可适用于各种铸件—铸型系统。为定量处理铸造凝固问题时所需的热物性值提供了简便易行的实测方法。     

影响铸件凝固过程诸因素行为的研究

一、引言铸件凝固过程中,铸造合金和铸型都要发生一系列复杂的物理化学变化,因此影响凝固过程的因素很多。其中主要有:铸件的大小和形状;铸造合金成分及其热物性参数;铸型热物性参数;铸造合金与铸型间的边界条件和界面作用;铸型与环境间的边界条件;熔炼、浇注和铸型工艺等。为了使用计算机数值模拟法正确模拟,研究铸件的凝固过程,必须确切把握凝固过程的各个影响因素。其中不少因素,如热物性参数和界面换热系数,在凝固过程中还随时间而变,而实测这些参数又常很困难。为简化数值模拟的计算,有人常把这些参数作为常数处理,而不同文献所录用的数值往往还差别较大。实践证明,如果这些影响因素处理不当,     

铝合金石膏型精密铸件凝固过程数值模拟与实验验证

应用自行开发的铸件充型及凝固模拟系统,对铝合金石膏型精密铸件的凝固过程进行了数值模拟。采用自行设计制备的多通道自动测温装置,对所模拟的铸件进行现场测温。为了提高模拟精度,对铸件铸型热物性参数进行了实测,并采用最小二乘法进行拟合。通过计算机模拟预测了铸件的缩孔区,分析了铸件缺陷产生的原因,提出了合理的工艺方案,消除了铸件内缩孔的发生。实验验证的结果表明,数值模拟结果与测试值拟合较好     

压铸过程铸件-铸型界面换热行为的研究进展

综述了铸造过程中铸件/铸型界面换热行为的研究,重点对压铸过程进行阐述.介绍作者在压铸过程界面换热行为研究方面的工作进展.研究表明,压铸过程铸件-铸型界面换热系数是一个随着铸件厚度、工艺参数以及合金等因素变化的量,同时,换热系数与铸件凝固速率之间存在线形关系h=ηv ω.其中,η、ω为与铸型初始温度、铸件厚度以及铸件、铸型热物性参数相关的参数.     

铸型热物性值及金属—铸型界面换热系数的测试理论及方法

本文简要回顾了几十年国内外有关铸型热物性值及金属—铸型界面换热系数的测试理论和方法,祥细分析了各类方法的特点和适用范围;从为铸造工艺CAD提供数据库的根本目的出发,指出:浇注法测试铸型热物性值和界面温差法测试金属—铸型界面换热系数是今后的主要发展方向。     

树脂砂型热物性值的测试

设计制作了适宜浇注法的测试砂型热物性值的装置,通过浇注铸铝实验,采集到离铸件—铸型界面不同距离的六个点的温度随时间的变化值,经过微机处理得出树脂砂型的表观热扩散率和导热系数随温度变化曲线,为研究铸铝件铸造工艺CAD提供了参数。     

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。     

钢液导热系数对大型钢锭凝固过程的影响

数值模拟是提高大型钢锭质量、优化浇铸工艺、降低实验费用和帮助缺陷诊断分析的重要手段之一.模拟结果是否可靠很大程度上取决于数学模型假设是否合理,合金热物性参数和边界条件的设置是否准确等因素.利用ProCAST铸造模拟软件,分析了钢液导热系数对钢锭充型和凝固过程中的温度分布、凝固时间和缩孔、疏松的影响规律.结果表明,导热系数的提高显著缩短钢锭整体凝固时间,增加钢锭中心产生缺陷的可能性,因此有必要在模拟计算之前准确测量该物性参数.另外,对于在同一模具中浇铸具有不同物性参数的各类合金,该结果为了解其凝固规律提供了参考.     

铸件充型凝固三维数值模拟软件SRIFCAST的研制及其应用

铸件充型凝固过程数值模拟软件SRIFCAST在确定了金属液在充型和凝固冷却过程中的湍流和层流流动模式以及三维速度场和温度场数值模拟计算方程及数值求解的基础,编制了网格单元的剖分、三维速度场和温度场计算、二维等温线图、速度矢量图和三维温度场显示等程序;在Windows 9x操作平台上,设计了方便、快捷的各种鼠标操作主界面和分界面;建立了铸铁、铸钢、高温合金、铸造有色合金等金属材料,以及石英砂等造型材料的热物性参数数据库。SRIFCAST软件在汽车铸件和重大装备铸件上进行了生产应用,获得了优质铸件,证明了它的先进性、实用性和易操作性。     

Numerical simulation and process optimization for producing large-sized castings

3-D velocity and temperature fields of mold filling and solidification processes of large-sized castings were calculated, and the efficiency and accuracy of numerical calculation were studied. The mold filling and solidification processes of large-sized stainless steel, iron and aluminum alloy castings were simulated by using of new scheme; their casting processes were optimized, and then applied to produce castings.     

连续铸钢结晶器温度场的试验研究及其数值模拟

连铸钢坯过程中,结晶器处于高温钢液和高速冷却水的综合作用下,结晶器温度场的合理分布是保证连铸正常进行的关键.为得到结晶器内壁界面温度分布规律,设计了模拟结晶器工作过程的试验装置,进行了动态水流和静态水流对结晶器壁温度影响的测试试验.结果表明,结晶器内壁温度趋近于冷却水温度.结合试验数据推导了结晶器界面等效导热系数,用等效导热系数处理钢液与结晶器内壁的边界传热,对连铸钢坯结晶器温度场进行数值模拟,模拟结果与有关研究结果符合.     

铸件热应力模拟中铸件/型(芯)相互作用的研究进展

铸造过程热应力分析是当前铸件数值模拟领域的研究重点和热点之一.其中铸件/型(芯)之间的相互作用的处理直接影响铸件铸造过程热应力分析的准确性.介绍了国内外处理铸件/型(芯)热力相互作用的研究进展,接触单元法是三维复杂铸件应力模拟发展的趋势.文章还介绍了砂型材料高温力学性能的研究情况.     

消失模铸造与普通铸造充型过程特点的数值模拟对比分析

利用数值模拟技术,分析对比了四种铸件消失模铸造和普通空腔铸造充型过程的差异,以及流动进程中的温度场分布的差别。结果表明,消失模充型顺序与普通空腔铸造充型顺序大为不同,消失模流动过程的热量损失较普通空腔铸造热量损失大得多。同时发现,在消失模铸件表面容易因残余泡沫而造成表面渣气孔,实际铸件的表面质量也证明了这一点。针对消失模的这些特点提供了改进工艺的实例。     

铸钢件凝固过程三维位移场数值模拟研究

在开发铸钢件凝固过程三维位移场数值模拟有限元程序时 ,对准固态区间用粘弹塑性模型 ,固相线以下用弹塑性模型的本构关系 ;用初应变法计算温度载荷 ;用增量变刚度法求解位移场。对实际铸钢件凝固过程的位移场进行计算 ,模拟结果与理论分析一致 ,本研究工作是进一步模拟分析应力场和进行热裂预测的基础     

Modeling and simulation of 3D thermal stresses of large-sized castings in solidification processes

When heavy machines and large scaled receiver system of communication equipment are manufactured, it always needs to produce large- sized steel castings, aluminum castings and etc. Some defects of hot cracking by thermal stress often appear during solidification process as these castings are produced, which results in failure of castings.Therefore predicting the effects of technological parameters for production of castings on the thermal stress during solidification process becomes an important means. In this paper, the mathematical models have been established and numerical calculation of temperature fields by using finite difference method (FDM) and then thermal stress fields by using finite element method (FEM) during solidification process of castings have been carried out. The technological parameters of production have been optimized by the results of calculation and the defects of hot cracking have been eliminated. Modeling and simulation of 3D thermal stress during solidification processes of large-sized castings provided a scientific basis, which promoted further development of advanced manufacturing technique.     

A METHOD OF AS-CAST CRACK PREDICTION BASED UPON NUMERICAL SIMULATION OF SOLIDIFICATION

Based on the numerical simulation of solidification of castings, a thermal stress formula and a thermal crack initiation criterion are established, which suggest that the cracks initiate at the two-thirds thickness of solidified layer from outside of castings. Cast steel wheels whose diameters are 800mm are employed to testify the positions of cracks through thermal elastic-plastic analyses and low magnifying structure observations conventionally. The results show that the numerical prediction of cracks coincides with the measured result, and the cracks do not necessarily follow where the defects such as shrinkage holes and porosities occur. It is also found that surface temperature control is an effective factor to avoid the crack formation.