阶梯式浇注系统的设计原理和新计算法

前言对于中、大型铸件正确地应用阶梯式浇注系统可以做到:充型平稳,避免因压头过高而造成的严重喷射现象,金属自下而上充满型腔,有利于气体排除,不易形成气孔、冲砂等缺陷;铸件上部温度高于下部,这样的温度分布有利于顺序凝固,使铸件组织致密,并可避免浇不足、冷隔等缺陷;内浇道多而分散,避免了内浇道附近的局部过热现象等。但要求在铸件上的几个高度面上开设有内浇道的这种浇注系统浇注后,金属液体首先只从最底层内浇道     

浇注系统充满理论的研究和最佳断面比例的选择

本文根据液体金属在砂型中流动的特殊边界条件,应用流体力学对基本型式的浇注系统的充满条件进行了分析研究,导出了封闭式浇注系统应满足的理论公式。指出:在一定的开放比例以下,F_内>F 横>F 直的浇注系统呈充满状态流动,应属于封闭式浇注系统的范畴。从而改进了传统的理论。按照旧理论 F_内>F_横>F_直的是开放式浇注系统,呈非充满状态流动。在新的理论公式指导下,进行了水力模拟试验和实际砂型条件下浇注铸铁的试验,结果表明:在 F_直:F_横:F_内=1:2.6:2.5的情况下,直浇道和横浇道皆呈正压充满状态。在 F_直:F_横:F_内=1:2.5:5的情况下,横浇道靠近直浇道的部分出现非充满状态。证明新理论公式的可靠性。文中最后推荐了封闭式浇注系统的最佳断面比例。     

基于压铸系统匹配优化的压铸工艺设计

内浇道截面积、充填速度、充填时间和压射比压都是重要的压铸工艺参数。设计压铸模时应当确定恰当的内浇道截面积,并使之与充填速度、充填时间和压射比压保持较好的匹配,以防止压铸模设计的失败。文章基于压铸系统匹配优化的思想,建立压铸工艺设计软件,使用软件进行内浇道截面积、充填速度和充填时间等压铸工艺参数的设计。     

镁合金汽车方向盘压铸成型工艺的数值模拟

在对镁合金汽车方向盘压铸件进行工艺分析的基础上,利用流体动力学软件Flow-3D对所设计的浇铸系统进行充型、缺陷和温度场分布的数值模拟,并根据模拟结果分析了各方案的优缺点,确定出该产品较合理的压铸工艺方案.结果表明:金属液从镁合金汽车方向盘的法兰外成端三条内浇道注入,并设溢流槽和排气槽是较佳的工艺方案.     

钴基合金气门座圈缩松缺陷分析及改进措施

对某型号船用柴油发动机进气门座圈在生产过程中出现缩松缺陷的质量问题进行分析，从型壳的相关制作工艺和铸件的浇注工艺出发，找出缩松缺陷的产生原因，并提出相应的改进措施:采用红壳浇注，适当降低冷却速度；调整金属液出炉温度及浇注温度；增加内浇道截面积；增加内浇道与气门座圈型腔之间的圆角半径。结果表明，改进生产工艺后，缩松导致的缺陷率由原先的12%左右下降到0.5%以下。     

铝合金压力铸造过程的优化仿真

选取铝合金汽车方向盘作为研究对象,利用Pro/E建模软件设计了侧铸浇注系统,并通过FLOW-3D软件对流场、温度场、应力场和表面缺陷生成情况进行模拟,通过分析模拟图得出侧铸浇注系统的合理性。基于此浇注系统对铝合金汽车方向盘进行正交试验,利用FLOW-3D软件对9组试验方案进行温度场、表面缺陷生成和卷气量分布情况模拟。通过分析得出影响该压铸件成形的规律,并选出该产品最合适的工艺参数:冲头速度3 m·s~(-1),浇注温度920 K,模具温度600 K。     

基于数值模拟的YL112压铸浇注系统设计与优化

对YL112铝合金压铸件设计了3种类型的浇注系统,运用流体模拟软件Flow-3d对3种设计的充型过程进行模拟。通过观察温度场、压力场和表面缺陷的分布情况,预测充型过程中的氧化夹渣、气孔等缺陷。在分析模拟结果的基础上提出了浇注系统和溢流系统的优化方案,提高了铸件的质量。结果表明：在浇注温度620℃、模具连续工作温度200℃、冲头压射速度2.0 m.s-1的条件下,合理的溢流槽使金属液具有均匀填充型腔的填充路线的方案最为合理。     

浇注时间优选的探讨

利用复合形法和内点惩罚函数法(无约束优化方法采用鲍威尔法或坐标轮换法),在许多经验公式基础上,编制了BASIC语言程序,对阿暂公式中的τ浇进行优选。运算结果表明,所选优化方法准确,程序通用性较强,优选的τ浇值合理。为浇注系统CAD的研究提供了新的参考。     

排气歧管熔模铸造充型和凝固过程数值模拟与优化

采用ProCAST铸造模拟软件对汽车排气歧管充型和凝固过程进行数值模拟。对原有生产工艺模拟表明,在冒口与底盘法兰的接触面处存在缩孔缺陷,工艺出品率较低,约为38.8%。模拟结果与实际生产情况吻合。优化工艺为:增大冒口尺寸,以增加冒口补缩距离;减小直浇道部位尺寸,将排气管移至直浇道顶部。模拟结果表明,优化工艺生产的排气歧管缩松缩孔明显减小,且缩孔全部集中于冒口部位,原底盘法兰处缺陷消失。同时,工艺出品率显著提高,由原来的38.8%提高到49.1%。     

关于“真空吸气论”和金属在直浇道中的流动状态问题

“真空吸气论”认为:在只有浇口杯和有着园角连接的等截面园柱形直浇道的两单元浇注系统中,液体金属流经直浇道呈充满状态,因而是等速过程;在直浇道中存在真空度,越靠近上部真空度越大。型砂是透气的,因此出现真空吸气现象。这种学术观点在近二十多年来广泛地影响着国内外的铸造界。本文从理论及实际试验论证了“真空吸气论”和实际情况不符合。指出:实际液体金属流动为不充满状态,是近似等压过程,是向下做等加速运动的,没有“真空度”出现。特别指出:砂型条件下应用伯诺里方程于液体金属时,应有重要的边界条件,即P≥Pa(P—流动液体金属内的压力。,Pa—砂型浇注系统型壁的气体压力。)