Study on Numerical Simulation of Mold Filling and Solidification Processes under Pressure Conditions

The mold filling and solidification simulation for the high pressure die casting (HPDC) and low pressure die casting (LPDC) processes were studied. A mathematical model considering the turbulent flow and heat transfer phenomenon during the HPDC process has been established and parallel computation technique was used for the mold filling simulation of the process. The laminar flow characteristics of the LPDC process were studied and a simplified model for the mold filling process of wheel castings has been developed. For the solidification simulation under pressure conditions, the cyclic characteristics and the complicated boundary conditions were considered and techniques to improve the computational efficiency are discussed. A new criterion for predicting shrinkage porosity of Al alloy under low pressure condition has been developed in the solidification simulation process.

CR400AF齿轮箱铸造工艺开发及优化

详细介绍了动车组齿轮箱的铸造工艺开发及优化过程。通过对产品结构、要求及重要部位的深入分析,制定了科学合理的整体铸造工艺方案,并借助仿真软件进行了模拟优化。针对生产过程中出现的气孔及缩松缺陷,采取了一系列行之有效的解决措施。实践结果表明:优化后的工艺不仅显著提高了齿轮箱的成品率,还使其质量完全满足产品的技术要求。

基于ProCAST的摩托车架低压铸造方案分析与优化

采用ProCAST软件对摩托车架低压铸造过程进行数值模拟。通过研究金属液充型过程中的汇流与卷气现象,凝固过程可能出现的缩松、氧化渣以及整个过程铸件产生的变形量等,以验证车架成形方案设计的合理性。初步仿真结果表明车架整体设计符合要求,但存在氧化渣集中、部分缩松尺寸较大等问题,并预报了变形量的大小,为反变形措施提供了依据。为解决这些问题对模具结构、工艺参数等制定了优化方案并再次进行仿真,改进方案模拟结果表明:在砂芯附近增加2个渣包、将充型一、二阶段的压力降低3~4kPa等,能减小缩松概率、降低氧化渣含量.

冷却工艺对大型铝合金轮毂低压铸造缺陷的影响

为探究低压铸造过程中冷却工艺对铝合金大型轮毂缺陷的影响,使用三维软件对其进行建模,并采用ProCAST有限元软件模拟仿真。基于自然冷却条件对充型过程、温度场、凝固场以及缺陷位置进行综合分析。根据仿真结果,设计并添加冷却工艺。优化后的模拟分析结果表明:合理的冷却工艺设置可以保证铸件的顺序凝固,使缩松、缩孔等缺陷大幅减少。并通过试验验证了该冷却工艺的可行性,模拟缺陷位置与实际吻合。

基于MAGMA的铝合金发动机缸体低压铸造工艺优化

以铝合金发动机缸体的低压铸造过程为研究对象,应用MAGMA铸造模拟软件对充型及凝固过程进行模拟,将固相分数、充型温度、虚拟实验设计以及非热平衡状态的模拟结果和实际生产情况相结合,制定工艺参数,预测缺陷产生的位置,确定最佳工艺参数组合,优化生产工艺,保证质量稳定。

铝合金电机壳铸造工艺开发

介绍了电机壳的结构特点,并对电机壳常见铸造缺陷进行了识别。在此基础上对重力铸造、低压铸造、低压浇注翻转凝固和倾转铸造4种方式生产电机壳的优劣进行了分析,并简述了计算机模拟技术在铸造工艺开发中的应用,重点探讨了电机壳的典型低压砂型铸造工艺方案可行性,并借助3D打印技术快速开发出合格铸件。

铝合金套筒低压铸造工艺优化研究

通过分析用于压力容器的铝合金铸造套筒结构,结合套筒验收技术条件,通过调整浇注时间,设计计算出三种低压铸造压力方案。借助Flow 3D-Casting软件模拟不同方案下铸件浇注的速度场、氧化渣及温度场。对模拟数据进行分析,预测铸造缺陷可能产生的位置及原因。对比不同工艺方案的铸造模拟计算结果,确定满足生产要求的较优低压铸造工艺方案。

ZL114A导弹舱体低压铸造工艺与组织性能研究

采用Pro-CAST仿真计算软件对ZL114A导弹舱体充型流动场、凝固温度场与疏松分布进行了计算分析,充型和凝固总时长分别为9.24 s与2 788.54 s,提高浇注温度和充型增压压力至720℃与15 kPa后,改善了合金熔体的成形流动性能与压力补缩效果,疏松分布显著减少。附铸试样T6态平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与弹性模量分别为351 MPa、284 MPa、10.0%与70.4 GPa,本体试样平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与布氏硬度分别为343 MPa、280 MPa、8.4%与HBS116,对应离散系数CV分别为1.5%、3.1%、5.4%与3.5%,径向和高向凝固收缩率调整为1.05%与0.90%后,导弹舱体内腔尺寸精度达到HB 6103—2004 CT8级。铸态组织主要由α-Al基体、(α-Al+Si)共晶体、Mg_(2)Si相与Al_(3)Ti相等组成,顶端区域、中部区域与底部区域α-Al基体平均晶粒直径各为96.8μm、112.9μm与117.6μm,T6热处理后铸态板边状与多边块状共晶硅相形貌转变为球状或短粗棒条状,硅相长宽比由11.1降至2.0,断口表面可观察到大量的微观韧窝,材料断裂机制为韧窝断裂。

低压铸造技术:发展历程、研究现状和未来趋势

低压铸造成型技术是现代大型薄壁复杂构件整体精密制造的重要研究方向之一。介绍了低压铸造技术的发展历程,概述了目前低压铸造技术的研究进展,重点对低压铸造充型过程和铸件合金材料的研究现状进行了综述和分析,探讨了充型过程和铸件合金材料研究中存在的问题,并提出了今后需要重点研究的方向。

工艺参数对低压铸造薄壁件充型能力的影响

通过数值模拟方法研究了低压铸造铝合金薄板件熔体充填过程的流动形态,在此基础上,进一步探讨了充型压力、升压速率及型腔厚度因素与充填能力的关系。结果表明,在反重力场作用下,铝合金熔体从下而上逐层充填薄壁型腔,但随着壁厚增加,射流区两侧的涡流面积增大,出现较明显的反向充填特征。另外,充型压力和升压速率的增大有助于改善反重力铸造铝合金薄壁件的充填能力。

垂直缝隙式浇注系统充型过程水模拟

为研究铝合金低压铸造中使用垂直缝隙式浇注系统的充型过程以及立筒与立缝尺寸变化对液体充型形态的影响,设计了透明有机玻璃模型,采用水模拟试验对其进行了研究.研究表明:在充型初期和充型后期,型腔内分别形成旋转方向相反的环流,两种环流之间的转变是通过流路外移完成的;稳定充填时,液体首先沿立筒上升一段距离,然后以一定角度和一定宽度充填进型腔;随立筒截面尺寸增大和立缝变宽变薄,液体沿立筒上升的临界高度增大.

低压铸造铝合金轮毂充型与凝固模拟

在低压铸造过程温度场及流场实验的基础上，开发了基于ＳＯＬＡＶＯＦ算法的充型与凝固过程数值模拟软件，对７２－４６轮毂铸件进行了模拟分析。结果表明，低压铸造充型过程中降温明显，准确的凝固模拟必须首先考虑充型。针对轮毂铸件的充型特点，开发了简化充型模拟软件。简化模拟得到的初始温度场与采用ＳＯＬＡＶＯＦ算法的模拟结果基本吻合，实现了为后续凝固模拟提供正确的初始温度场的设计目标。

低压铸造充型工艺的国内研究现状

介绍了低压铸造充型的原理及其工艺特点。着重从气压式低压铸造充型,电磁低压铸造充型以及计算机模拟在低压铸造充型过程中的应用等三个方面论述了近年来低压铸造充型工艺在国内的研究现状。

薄壁件差压铸造的充型特点及影响因素

以水模拟实验模拟高强韧铝合金大型薄壁件的差压充型过程 ,研究了铸件壁厚、内浇口形状和数量对充型过程流体形态的影响。实验结果表明 ,铸件壁厚对临界加压速度和临界充型速度影响很大 ,铸件壁越薄 ,临界加压速度和临界充型速度也越大 ;内浇口形状和数量对充型平稳性影响不显著。在此基础上 ,对某一大型薄壁舱体件进行了差压铸造浇注工艺设计和差压充型过程数值模拟 ,数值模拟结果说明 ,以水模拟实验提供的工艺参数所制订的差压铸造浇注工艺方案 ,实现了平稳逐层充型 。

大型复杂高强度ZL205A铝合金骨架铸件的研制

以大型复杂ZL205A合金骨架铸件为研制对象,介绍了大骨架铸件的研制过程。由于该铸件为承力件,其结构复杂,轮廓长又扁,非常易变形,而且外形不加工,所以保证骨架铸件冶金质量和尺寸精度难度较大。本研究从骨架铸件铸造工艺设计、型芯材料选择、热处理工艺及尺寸控制等方面进行了分析研究,并在设计铸造工艺时采用铸造数值模拟技术等先进手段,使骨架铸件实现了顺序凝固,获得了冶金质量、力学性能和尺寸精度等均达到或超过设计要求的优质骨架铸件。

ZL114A框架铸件铸造工艺研究

针对ZL114A合金框架铸件的特点,分析了框架铸件铸造工艺要点,开展了ZL114A合金成分优化、合金组织细化、熔体处理、铸件铸造工艺方案设计、铸造CAE数值仿真技术及铸件热处理变形控制技术的研究。研制结果表明:通过采用高纯原料、合金成分优化、合金组织细化、合金熔体纯净化处理、热处理制度优化,使ZL114A合金的性能大幅度提高;铸件采用低压浇注方法,缝隙式浇注系统,厚大部位放置冷铁的铸造工艺,研制出的铸件内部质量优良,达到设计要求;通过设计热处理工装对框架支架铸件热处理淬火尺寸变形进行控制,结合采用液压静压力校正工艺,使铸件尺寸达到设计要求。

低压铸造铝合金轮毂充型和凝固过程模拟及工艺优化

以实际生产中的A356铝合金轮毂铸件为例,利用三维绘图软件对铸件实体模型进行了三维造型,运用Z-CAST软件对其初始工艺的低压铸造充型和凝固过程进行了数值模拟,预测了初始工艺缺陷产生的类型、位置及大小,并分析了原因。结果表明,由于浇注温度过低,初始工艺中产生了卷气和缩孔的铸造缺陷。根据模拟结果,进行工艺优化,将浇注温度提高到730℃,对其再次进行铸造过程的模拟,发现缺陷得到了控制,铸件的质量得到了改善。

铝合金汽车轮毂低压铸造模拟研究

采用三维绘图软件Catia建立了A356铝合金汽车轮毂3D模型,运用Pro CAST软件对试制品进行了低压铸造充型过程和凝固过程的数值模拟。根据模拟结果,预测了使用初始工艺生产轮毂的缺陷。通过缺陷分析进行了工艺参数优化。结果表明,在模具420℃、浇注温度710℃、充型加压速度0.0018 MPa/s时,轮毂铸件缺陷得到消除,铸件质量得到改善。

铝合金变速箱低压铸造充型与凝固的仿真及优化

以A356铝合金变速箱铸件为例,采用三维绘图软件Solidworks对变速箱进行3D造型,运用Pro CAST软件对其预定工艺的低压铸造充型和凝固过程进行了仿真。根据铸件充型的仿真结果,发现在充型过程中金属液面前沿出现参差不齐的现象。经验证分析这种现象主要是由于浇注系统设计不合理造成的。改变浇口位置后,金属液充型平稳。在铸件凝固后发现,在预定工艺中,变速箱上边缘以及浇口处产生了缩松缩孔的铸造缺陷,这是浇注温度过高引起的。根据仿真结果,进行了工艺优化,将浇注温度降低到700℃,再次进行铸造过程的仿真,发现缺陷得到了有效控制,铸件的质量获得明显改善。

电磁泵低压铸造充型压力控制及过程模拟

研究确定铝合金电磁泵低压铸造充型压力计算控制计算方法;通过实验研究在不同励磁电流和电极电流下电流与电磁泵输出压力之间的关系,建立压力控制计算模型,并进行电磁泵低压铸造过程模拟验证;研究表明:在磁感应强度确定的情况下,电极电流与输出压力都是呈严格的线性变化规律;电磁泵低压铸造充型平稳,加压压力控制精确,是高质量铝铸件生产先进的铸造工艺方法。