数值模拟原理及在低压铸造合金龙头中应用

以汽车轮毂为例,运用anycasting铸造模拟软件开展低压铸造数值模拟研究。模拟结果显示,铸造模拟软件能有效模拟铸件充型和凝固产生的过程,并准确预测铝合金低压铸造充型和凝固过程中汽车轮辐和轮毂产生缺陷的位置。针对凝固过程中缩松缩孔缺陷,设计了汽车轮毂风冷系统,消除了轮毂的缩松缩孔现象,提高了铸造铝合金轮毂的质量。

利用viewcast软件对壳体铸件石膏型低压铸造工艺进行充型、凝固模拟,根据模拟结果预测铸件中可能产生缺陷的位置及大小。结果表明,铸件侧耳部位存在大面积缩松、缩孔缺陷,生产的铸件侧面组织存在不同程度缩松现象。分析缺陷产生的位置及原因,对初始工艺方案进行优化,通过在厚壁处增加冷铁、增设内浇道等,再进行凝固模拟。最终模拟结果表明,方案优化后减少了铸造缺陷。经实际生产的铸件内部无缺陷,获得了满足生产要求的铸件。

以某厚大zl205a合金铸件为例,采用数值模拟的方法对铸件低压铸造工艺中充型和凝固过程进行模拟,分析了充型及凝固过程中温度场的变化,并按模拟结果进行了生产,结果获得了优质的铸件。

论述了低压铸造充型模拟的数学模型,由于低压铸造充填速度较慢、充型平稳,因此充型计算采用层流模型。采用sola-vof算法对模型进行求解,其中sola法用于求解流体的速度场和压力场,vof法用于处理自由表面。采用ug软件进行铸件三维造型,采用procast软件进行网格划分,对叶轮的充型过程进行了模拟,并通过对叶轮的浇注试验,验证了低压铸造充型的数学模型及算法在保证模拟精度、提高计算效率上的有效性。

以计算流体力学和计算传热传质学作为理论基础,利用大型模拟软件ansys对箱体的低压铸造过程进行了数值模拟,分析了铝合金在低压铸造充型过程中的流场以及凝固过程中的温度、固相分数的分布情况,预测铸件可能出现的缺陷,为优化铸造工艺和模具设计提供参考。

针对大型铝合金轮毂低压铸造过程中在热节处产生的缩松、缩孔问题,提出改变模具温度和模具厚度的方法消除缺陷,但对＂孤立熔池＂现象影响较小。为此在以上两种优化工艺的基础上,又在对应产生缺陷部位的模具上加设水冷管。结果表明,该方法不仅使轮毂实现顺序凝固,消除了轮毂厚大部位的缺陷,还提高了轮毂的冷却速度,缩短了生产周期。

利用流体模拟软件flow-3d对轮毂在低压铸造过程中的应力进行了模拟研究。结果表明,应力集中的位置与轮毂实际产生裂纹的位置一致。在这个基础上,对轮毂的模具结构进行了分析,发现由于模具结构不合理导致应力集中,改进结构后消除了应力集中现象。

利用铸件凝固过程数值分析方法研究了铝合金汽缸盖的低压铸造凝固过程,预测了缸盖铸件内部可能产生的缺陷。模拟显示,内浇口到零件厚壁之间的通道易形成缩孔缺陷。根据模拟结果及理论,对低压铸造工艺进行了优化设计,分别采用增设冷却系统、控制模具的预热温度、对浇口进行保温处理三种工艺措施。同时采用上述三种工艺措施,对消除缸盖铸件热节点的缩孔、缩松缺陷效果最好。

以铝合金汽车轮毂为研究对象,运用铸造模拟软件进行了低压铸造数值模拟计算,获得了充型和凝固的动态过程,观察到了低压铸造中金属液流动的状态,获得了金属液停止流动和凝固的时间点以及预测了存在缩松缩孔缺陷。根据模拟结果进行改进并重新进行模拟,结果表明,充型过程中金属液流动更加平稳,凝固过程中可能产生的缩孔、缩松等缺陷得到有效的消除。

以相似理论为理论基础,对铝液的低压充型过程进行了模拟试验研究,利用气体向液面加压的同时对模具型腔进行抽真空。实验结果表明:上升的液面一直保持水平状态并沿着铅垂方向推进;当真空度为-0.02mpa、加压气压为0.02mpa时为最佳的加压工艺参数。并将模拟结果与原型的结果进行了比较,两者具有良好的一致性。

低压铸造是铜合金卫浴五金件主要成形工艺之一,利用procast专业铸造模拟软件,研究了铜合金卫浴五金件低压铸造充型和凝固过程,获得了该产品低压铸造过程温度场、流场。模拟结果显示,初始方案在铸件关键部位将产生明显的缩孔、缩松现象。根据模拟结果和理论分析,改进初始工艺方案,并对改进后的工艺方案重新进行数值模拟。结果表明,改进后工艺方案明显减少缩孔缩松缺陷;将改进后的工艺方案投入试生产,产品抽检结果与模拟结果基本吻合。

以相似理论为理论基础,对铝液的低压充型过程进行了模拟试验研究,利用气体向液面加压的同时对模具型腔进行抽真空。试验结果表明:上升的液面一直保持水平状态并沿着铅垂方向推进;当真空度为-0.02mpa。加压气压为0.02mpa时为最佳的加压工艺参数。并将模拟结果与原型的结果进行了比较,两者具有良好的一致性。

采用有限元模拟仿真软件结合正交实验方法,对铝合金汽车座椅骨架低压铸造工艺进行数值模拟,研究了低压铸造工艺参数对铸件缩松缩孔、充型及凝固规律的影响。模拟结果表明,当浇注温度为720℃、充型加压速率为920pa/s及模具预热温度为380℃时为最佳工艺参数,铸件缩孔孔隙率最小,且成形质量最佳。

以相似理论为理论基础,对铝液的低压充型过程进行了模拟实验研究,利用气体向液面加压的同时对模具型腔进行抽真空。实验结果表明:上升的液面一直保持水平状态并沿着铅垂方向推进;当真空度为-0.02mpa、加压气压为0.02mpa时,为最佳的加压工艺参数。并将模拟结果与原型的结果进行了比较,两者具有良好的一致性。

铸旋铝合金轮毂以其高强度、轻量化的特点逐渐成为铝合金轮毂的一个重要发展方向。通过铸造模拟软件magmasoft对铸旋的压铸过程进行模拟，根据模拟结果优化模具结构和生产工艺，解决轮辐根部缩松问题，提高铸造成品率，为企业带来一定的经济效益。

水冷机壳铝合金薄壁零件低压铸造工艺非常复杂。为降低产品试制成本,应用anycasting软件对充型过程中的压力变化及充填时间进行数值模拟,以研究各种工艺因素对充型凝固过程的影响,并预测螺旋砂芯的存在引起的充填不足、缩松等低压铸造缺陷。结果显示,合理调整压力、增压速度和模具温度等工艺参数,可提高产品质量,稳定水冷机壳低压铸造生产。

应用procast软件对铝合金轮毂低压铸造充型及凝固过程进行模拟,分析其充型能力以及凝固过程的温度场,主要对其缩松缩孔进行了研究,为铝合金轮毂铸造工艺的优化,缺陷的消除提供依据,具有一定的实践指导意义。

应用procast软件对铝合金轮毂低压铸造充型及凝固过程进行模拟,分析其充型能力以及凝固过程的温度场,主要对其缩松缩孔进行了研究,为铝合金轮毂铸造工艺的优化,缺陷的消除提供依据,具有一定的实践指导意义。

利用castsoft软件对大型薄壁复杂铝合金油底壳低压铸造充型和凝固过程进行数值模拟。模拟结果表明,由于壁厚不均匀且多处壁厚较大,在凝固过程中,油底壳壁厚较大且凝固较晚的部位产生了缩孔缩松等铸造缺陷。在改进方案中,采用增加冒口补贴和内浇道补缩通道来强化铸件缺陷部位的补缩,并在铸件相应位置配合使用冷铁。再次模拟结果表明,改进后的方案合理可行,获得了无铸造缺陷高质量的铸件。

借助光滑粒子流体动力学（sph）方法,对所建立的低压铸造充型模型进行了数值模拟,并将模拟结果与win-cast软件的模拟结果进行对比。结果表明,sph方法与win-cast软件模拟结果基本一致,能够较准确地模拟低压铸造充型过程。

在低压铸造成形过程中,液态金属流体的充型和凝固是其中最核心和最重要的两步流程,其工艺水平将决定铸件的成型质量和成品率,而且铸造过程中所产生的各类铸造缺陷大都来自于这两个阶段。本文将对盘体类零件低压铸造的充型和凝固过程进行计算机数值模拟,介绍其理论基础,并将温度场数值模拟技术和流场数值模拟技术耦合仿真,运用ansys有限元软件中的cfd流体仿真模块和thermal模块,对盘体类零件低压铸造充型和凝固过程中的流场和温度场变化进行研究。

以实际生产中的铝合金轮毂铸件为例,采用商用软件anycasting和自己开发的低压铸造过程数值模拟软件对其充型过程进行了模拟,并针对铝合金轮毂件的气孔缺陷分析提出了工艺改进方案。经过实际生产验证,有气孔缺陷的产品明显减少,表明数值模拟技术在低压铸造领域中对于改进生产工艺、减少铸件废品等方面具有实际指导意义。