考虑充型过程对初始温度场影响的缩孔缩松缺陷分析

使用Sola-Vof法计算了三维实际铸件的充型过程,提供了随时间变化的充型过程体积函效的变化和分布,并据此计算了充型过程中的传热现象,得到了考虑充型过程影响的初始温度场分布。计及初始温度场的分布,进行了凝固过程的数值模拟和缩孔缩松缺陷分析。针对工厂实际铸钢件蒸汽室盖进行了模拟计算和验证。结果表明,对大中型铸件,虽然浇注过程中很少发生凝固,但初始温度分布相当不均匀,考虑充型过程传热现象,可以使随后的凝固模拟及缺陷分析精度显著提高。     

热物性值对铸钢件温度场数值模拟计算精度的影响

本文研究了铸件和铸型的热物性值对铸钢件凝固过程温度场数值模拟精度的影响,指出铸型的热物性值较铸件的热物性值对模拟计算精度的影响更大。计算时,必须正确掌握不同铸造工艺条件下确切的热物性值。     

高温合金叶片定向凝固过程中辐射换热的计算

提出改进型Monte Carlo射线追踪法进行辐射换热计算,通过子空间的划分,并结合定向凝固的特点回避了传统辐射换热计算中角系数的直接计算,节省了计算时间.把该方法嵌入自行开发的三维模拟软件对柱状晶和单晶叶片的定向凝固过程进行了温度场模拟,并对实际叶片凝固过程进行温度场测试,模拟结果与实测结果较好吻合.     

大型铸件凝固过程的温度场数值模拟

以有限元软件ANSYS为计算平台,建立了某机床电机座大型铸件的三维有限元模型.通过对机床铸件铸造凝固过程进行三维瞬态温度场数值模拟,得出了铸造凝固过程中温度场的变化规律.模拟结果与实际情况吻合很好.     

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     

铸钢件凝固组织与性能快速预测系统的开发与应用

基于JMatPro软件计算得到铸钢凝固组织与力学性能数据,建立了常用铸钢的凝固组织与力学性能数据库。利用华铸CAE铸造工艺分析系统计算得到的温度场数据,开发了铸钢凝固组织与性能快速预测系统。本研究采用结构变化很大的框架铸钢件作为试验件,采用开发的凝固组织与性能快速预测系统对铸钢框架试验件进行了模拟分析,预测了试验件凝固奥氏体、马氏体、铁素体、贝氏体等的含量和硬度、拉伸强度、屈服强度等力学性能,并通过理论分析以及实际浇注断裂位置两方面分析论证了所开发系统的可靠性。研究表明,开发的铸钢凝固组织与性能快速预测系统,能够较合理地预测出铸钢件凝固过程中相组织(奥氏体、马氏体、贝氏体、铁素体)与力学性能(屈服强度、拉伸强度、硬度)的变化,有助于铸造工艺人员分析并优化铸钢件的凝固补缩系统,对实际铸造生产具有十分重要的指导意义。     

华铸CAE软件在大型挂舵臂铸钢件生产中的应用

设计了大型原油船挂舵臂铸钢件初始工艺,并且利用三维绘图软件Solidworks对该工艺进行了三维造型,得到了与华铸CAE软件接口的STL文件,应用该软件进行了温度场的凝固模拟,预测了缩孔、缩松缺陷产生的部位.在此基础上对其铸造工艺进行了优化.结果表明,合理配置冒口、冷铁、浇注系统等.可以保证铸件顺序凝固,生产出符合要求的挂舵臂铸钢件.     

L形镁合金铸件凝固过程温度场的有限元模拟

以"L"形镁合金铸件砂型铸造为例,对其凝固过程进行了合理的假设和简化,利用ANSYS平台,对其凝固过程温度场宏观变化进行了有限元计算,获得了砂型与铸件在凝固过程中的温度分布规律.在凝固过程中,铸件温度一直呈下降趋势,砂型温度的变化趋势是先升高后降低.计算结果表明,三维温度场的数值模拟能够反映铸件冷却过程温度场的动态变化,为提高铸件质量、确定凝固时间和优化工艺参数提供了参考.     

铸钢件凝固模拟中的熔池划分技术

研制了铸钢件凝固过程数值模拟中进行识别多个熔池的技术 ,利用此技术可将铸钢件凝固过程中所形成的多个相互孤立的熔池一一区分开 ;在此基础上 ,能够更加准确地预测由各个孤立的熔池所形成的缩孔 ,依此提高了铸钢件凝固过程数值模拟中对缩孔位置和形状预测的准确度     

气缸体浇注系统的设计与成形过程的模拟

针对某厂一小型发动机缸体,利用大孔进水理论对其浇注系统进行设计,通过数值模拟软件模拟其充型过程及凝固过程.模拟结果表明:铸件的充型过程基本平稳、快速;凝固过程中铸件温度场分布符合顺序凝固的要求,固相分数也证实了铸件凝固过程是合理的.     

铸钢件浇冒口系统计算机设计

根据铸钢件凝固特点，研究和开发了一套适用于各类铸钢件浇冒口设计的计算机辅助设计程序。实际使用表明，该程序操作方便灵活，计算结果准确可靠，可优化工艺，提高铸件工艺出品率。     

挤压铸造凝固过程热-力耦合模拟 Ⅱ.模拟计算及实验验证

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.     

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.     

铸钢后桥V法铸造数值模拟及工艺优化

运用ViewCast模拟软件对某铸钢汽车后桥V法铸造的凝固过程进行了数值模拟,预测了原工艺方案所产生缩孔、缩松缺陷的位置和大小。根据模拟结果,对原工艺方案进行了改进,增设横浇道和冷铁,铸件实现了顺序凝固,消除了缩孔、缩松缺陷,从而获得了合理的铸造工艺方案并通过工厂的生产验证。     

连铸圆坯凝固微观组织数值模拟

在连铸和随后的生产工艺中预测和控制钢材的微观结构是生产制造满足高质量要求的特殊钢的一项非常重要的任务。连铸过程是一个非常复杂的过程,在这一过程中伴随着热量传输、质量传输、凝固和相变。在CAFE模型中,元胞自动机方法与连铸过程中传热计算进行耦合。利用ProCAST软件对连铸圆坯的凝固过程进行仿真模拟,通过连铸坯温度测量证明预测的连铸坯表面温度与实际比较接近。应用CAFE法实现了连铸坯凝固过程三维微观组织及其形成过程的模拟,通过对比试验和模拟的圆坯的宏观结构对模拟的结果进行了评价,证明模拟结果与试验结果吻合。     

锻造用钢锭凝固过程温度场数值模拟及其应用

在分析锻造用钢锭凝固过程特点的基础上,建立起钢锭铸造凝固的二维非稳态温度场计算数学模型,并编制程序。计算结果反映了钢锭铸造凝固过程中温度场分布。利用该程序,可以对钢液在相似结构钢锭模中的凝固温度场进行预测和评价,也可以通过对比来优化钢锭模设计。     

机架底板工艺优化

分析了机架底板铸件凝固补缩过程。采用立式浇注工艺方案后,不但使传统工艺生产中出现的缺陷消失,而且使毛重81 t的单件产品节约钢水15 t、外冷铁6 t。为类似大型复杂结构底板类铸件提供了一种可行的工艺方案。     

20Mn23AlV高锰低磁钢的连铸生产

20Mn23AlV高锰低磁钢由于含锰含铝量高，合金比例大，目前国内均使用模铸进行生产；为进一步提高该钢的成材率，降低生产成本，浦钢公司特钢厂进行了连铸试验生产。根据20Mn23AlV钢的模铸工艺，对该钢种的凝固温度、铸态组织等特性进行研究，制定了相应的连铸工艺参数，顺利进行了连铸的正常生产。     

不锈钢连续定向凝固的试验研究

用电渣感应连续定向凝固方法 ,对不锈钢的连续定向凝固进行了试验研究。结果表明 ,用该法可稳定地进行不锈钢的连续定向凝固 ,是实现高熔点黑色金属连续定向凝固最有前途的方法之一。     

铝合金活塞铸件的温度场数值模拟研究

开发了三维温度场计算程序,模拟了活塞铸件在不同界面换热系数下的金属型凝固进程,说明界面换热系数对金属型凝固速度影响很大,可作为调节金属型凝固的控制因素。同时还对比说明了相对计算的意义。