合金液体冲压成形的应力场/温度场模拟仿真与工艺优化研究

摘要

金属挤压铸造是在机械压力作用下金属与合金凝固的工艺方法，即指对浇入铸型型腔内的液态金属施加较高的机械压力使其成形和凝固，从而获得优质铸件的一种工艺方法。
　　针对柱塞泵转子铸造成形方案，根据压力和温度变化的特点，设计出一套多冲头直接挤压铸造方案，通过软件ProCAST模拟出柱塞泵转子在温度场/应力场下的凝固过程，试验证明模拟出的参数与试验结果是一致的。
　　通过对凝固过程的分析发现，铸件和模具界面的相互作用主要包括分子间的吸附作用和原子(分子)扩散作用。充型温度和充型速度对接触面上元素之间的相互扩散有很大的影响，充型温度越高，越有利于促进扩散层的形成；充型速度越快，变形热、摩擦热等不易散失。热效应使接触面上的温度升高，有利于扩散层的形成。结合软件ProCAST的模拟仿真，得出一组最优的工艺参数：充型温度1150℃，充型速度0.2m/s，充型压力1200N，保压时间6s，模具温度650℃。模拟显示在该参数下挤压铸造成形的转子出现的缩孔、缩松等缺陷最少。

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第一章 绪 论

1.1 铜合金、柱塞泵介绍

1.2 机械压力作用下金属与合金凝固概述

1.3 铸造过程数值模拟技术概述

1.4 课题简介、意义及研究的主要内容

第二章 凝固过程温度场/应力场数学模型及其耦合

2.1 凝固过程温度场数学模型

2.2 凝固过程应力场数学模型

2.3 温度场与应力场的耦合[47]

第三章 柱塞泵转子挤压铸造工艺研究及设计

3.1 柱塞泵转子挤压铸造工艺研究

3.2 柱塞泵转子铸造成形方案设计

3.3 挤压铸造实验

3.4 实验结果分析

3.5 挤压铸造工艺参数对柱塞泵转子凝固过程的影响

3.6 柱塞泵转子挤压铸造成形的机理分析

第四章 柱塞泵转子挤压铸件在温度场/应力场下的模拟

4.1 模拟软件 ProCAST 介绍

4.2 建立柱塞泵转子实体的三维模型及网格划分、检查

4.3 挤压铸造下凝固过程的模拟分析

4.4 挤压铸造工艺参数优化

4.5 挤压铸造凝固过程模拟中几个关键问题的处理

4.6 模拟结果与试验结果对比分析及方案改进

第五章 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 研究工作展望

致谢

参考文献

附 录 1

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