铝合金铸件充型过程及氧化膜卷入的数值模拟

对于直接有限差分法,提出了单元表面无量纲距离、表面充填比率和体积充填比率,以描述铸件充型过程中自由表面的形状,建立了相应的充型过程数学模型,考虑了自由表面形状对动量、质量和能量传输的影响;提出了充型过程自由表面碰撞中表面氧化膜破碎,及其后破碎氧化膜流动的计算模型。对实验铝合金铸件进行了模拟应用,通过实际铸件充型过程的特殊X射线实时观察和记录,及实际铸件的气孔、收缩缺陷分布的检测,对模拟结果进行了验证分析。结果表明:充型过程模拟结果与X射线实时观察结果吻合较好,尤其是自由表面的变化;氧化膜卷入模拟结果与实际铸件气孔、收缩缺陷的分布存在一定的对应关系。