充型过程

摘要： Misrun is a common defect in casting production. The current experiment measures can only be used for analyzing the final distribution of misrun defect, the formation process of which is difficult to be observed directly. The key to accurately predict the defect is the way to handle with the conversion of flow behavior during the solidification process. On the basis of the existing methods for treating the conversion of flow behavior, a calculation model for misrun defect based on solid-fraction is developed, i.e. the critical solid-fraction method being adopted for the mushy region with high solid-fraction, the variable viscosity method for the mushy region with low solid-fraction, and the porous media drag-based model for the mushy region with middle solid-fraction. A set of low pressure die casting crafts with different wall thicknesses were simulated, and the casting filling height of simulation results coincides with the experiment results, which certifies the correctness of the adopted model.%浇不足是铸造生产中常见的缺陷,目前实验手段只能测量和分析铸件最终的浇不足缺陷分布,难以直接观测浇不足缺陷的形成和演变过程,准确预测浇不足缺陷的关键在于处理凝固过程中流动行为的转变.在已有的处理流动行为转变的基础上,提出一随固相率变化的浇不足缺陷计算模型,即高固相率区采用临界固相率方法,低固相率区采用变粘度方法,中等固相率区采用多孔介质拖拽模型.计算了一组多壁厚铜合金低压铸造工艺,对比分析了模拟和实验铸件充型高度,结果对应较好,证明了所提出的浇不足缺陷计算模型的正确性.

摘要： 铸造充型过程数值模拟能够预测缺陷的位置及产生原因,为实际生产提供科学指导.为了研究充型过程数值模拟的发展情况,依据充型过程基础理论,对铸造充型过程数值模拟的发展概况进行归纳并加以评述,总结了充型过程常用的数值模拟计算方法以及验证方法,阐述了仍然存在的问题并对未来发展做出了展望.

摘要： 为了减少某大型钢锭在铸造充型过程中产生的卷气、卷渣和浇不足等缺陷,通过对铸锭充型过程进行数值模拟,研究不同充型速度、压力和优化方案条件下流场、温度场的变化情况.模拟结果为:充型速度为1m/s,初始压力为300 000 Pa时较符合该钢锭的充型过程.为大型钢锭铸造充型过程工艺参数的选择和铸造模型的设计提供参考.

摘要： A new program is developed for gas-liquid two-phase mold filling simulation in casting. The gas fluid, the superheated liquid metal and the liquid metal containing solid grains are assumed to be governed by Navier-Stokes equations and solved through Projection method. The Level set method is used to track the gas-liquid interface boundary. In order to demonstrate the correctness of this new program for simulation of gas-liquid two-phase mold filling in casting, a benchmark filling experiment is simulated (this benchmark test is designed by XU and the filling process is recorded by a 16-mm film camera). The simulated results agree very well with the experimental results, showing that this new program can be used to properly predicate the gas-liquid two-phase mold filling simulation in casting.%针对在铸件充型过程中，金属液表现出不同的流动特点，含有固体颗粒的金属液具有不可压缩非牛顿流的流动特性，而过热金属液具有不可压缩牛顿流的流动特点，采用 Projection 方法求解气体、过热金属液和含有固体颗粒的金属液的速度场，用Level set方法来追踪气-液界面边界。为了验证计算模型，将模拟结果与实验结果(采用16 mm摄像机记录充型过程)进行比对，从而证明计算模型的正确性。

摘要： 根据薄壁深腔铝合金筒形件结构特点,结合企业经验,设计出两种浇注方案,采用数值模拟方法对两种方案的充填情况进行模拟,分析了充型顺序、卷气倾向、表面缺陷分布等结果,确定出最佳浇注系统方案;基于所选择的浇注方案,设计出带真空排气通道的排溢系统,并进行模拟验证.结果表明,带有凸起缓冲结构的浇注方案和真空排溢系统保证了充型顺序和平稳,有效地实现了缺陷的转移.最后通过配合真空压铸辅助系统实现真空压铸生产,获得了高品质铸件.

摘要： The viscosity of AlSi10MnMg aluminum alloy was measured by a rotational viscometer. The thin­wall fluidity samples were prepared by high pressure die casting. The filling velocity was recorded and analyzed by high speed camera system. Re and We were calculated to represent the flow characteristics during the filling process. OM was employed to study the microstructure. The results show that the rotational viscometer is suitable for the non­Newtonian fluid aluminum alloy melt system. The aluminum alloy melt fills the cavity of thin­wall fluidity specimen at a high­speed in the form of laminar flow when the melt free surface is broken into small droplets. While the viscosity decreases with the pouring temperature increasing, the filling fluidity time, velocity and length increase. High temperature increases porosity and causes that the morphology ofα(Al) grain changes from massive to spherical and rose­shaped. The grains become uniform with the temperature increasing. The porosity decreases firstly and then increases, but the change of grain size distribution is undetectable along fluidity length. Both the grain size andα(Al) phase in the center are higher than those in the boundary.%采用旋转黏度计测定AlSi10MnMg铝合金熔体的黏度，压铸制备薄壁铝合金铸件，并用高速摄像技术记录分析充型速度，计算流体力学参数Re数和We数来表征薄壁铝合金压铸充型过程中的流动特征，最后采用OM研究其组织。结果表明：旋转黏度计适合于测定非牛顿流体铝合金熔体系统；铝合金熔体以层流、充型前端液面自由表面破碎成细小液滴的形式高速填充薄壁流动试样型腔；浇注温度升高，黏度减小，充型时间、充型速度和充型距离增加，气孔增加，α(Al)晶粒由块状向球状、蔷薇状转变，晶粒尺寸分布越来越均匀；沿充型流动长度方向，气孔先增加后减少，晶粒尺寸分布变化不大；铸件中心位置晶粒尺寸、α(Al)相含量大于型壁边界位置。

摘要： 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。

摘要： 利用华铸CAE软件对大型挂舵臂铸钢件的初始工艺进行了充型过程的数值模拟，预测了金属液充型过程的流动和分布状态并对形成原因进行了分析，结果表明：采用阶梯式浇注系统，使金属液自下而上地充满型腔，避免因卷入气体、浇不足在铸件内形成气孔类缺陷，从而生产出组织致密、性能优良、符合国际标准的大型挂舵臂铸钢件。

摘要： 针对在铸件充型过程中，金属液表现出不同的流动特点，含有固体颗粒的金属液具有不可压缩非牛顿流的流动特性，而过热金属液具有不可压缩牛顿流的流动特点，采用Projecfion方法求解气体、过热金属液和含有固体颗粒的金属液的速度场，用Levelset方法来追踪气一液界面边界。为了验证计算模型，将模拟结果与实验结果（采用16mm摄像机记录充型过程）进行比对，从而证明计算模型的正确性。

摘要： 以AlSi2Fe通讯腔体为研究对象,使用Flow-3D Cast软件对其真空压铸充型过程进行模拟分析,研究了型腔初始压力对充型过程的影响.结果表明,压铸过程中金属液的充型行为与型腔内气体压力的分布相互影响.当型腔初始压力较低时(真空压铸条件下),铸件内卷入的气体体积小且数量少,但却不利于腔体散热齿区域金属液的充型.

摘要： 半固态成形技术作为一种新兴的近净成形技术,凭借其相应优点,在实际的铸造过程中得到了越来越广泛的应用.铝合金半固态压铸成形是半固态成形中最为重要的技术之一.本文在铝合金半固态压铸充型过程特点及相关机理的基础上,建立铝合金半固态压铸充型过程表观粘度模型,并对相应的速度及压力边界条件进行了阐述.通过耦合相关流动基本控制方程,对铝合金半固态充型过程进行模拟研究,成功实现了对实际铝合金铸件的半固态流动充型过程的计算分析.应用铝合金半固态压铸充型模拟计算方法,对实际铸件的充型流态进行分析,确定工艺合理性,为半固态成形工艺提供工艺参考.

摘要： 利用水模拟对特种材料管形铸件在一定工艺条件下充型过程进行了研究.基于相似性原理设计制造了水模拟实验平台,观测并分析了水模拟实验中流体的流动状态.利用Procast对特种材料的充型凝固过程进行了数值模拟,并与水模拟实验结果进行了比较,发现数值计算充型结果与水模拟结果一致.通过对温度场和凝固速度的分析,预测了铸件产生的位置.

摘要： 浇不足是铸造生产中常见的缺陷,目前实验手段只能测量和分析铸件最终的浇不足缺陷分布,难以直接观测浇不足缺陷的形成和演变过程,准确预测浇不足缺陷的关键在于处理凝固过程中流动行为的转变.在已有的处理流动行为转变的基础上,提出随固相率变化的浇不足缺陷计算模型,即高固相率区采用临界固相率方法,低固相率区采用变粘度方法,中等固相率区采用多孔介质拖拽模型.计算了一组多壁厚铜合金低压铸造工艺,对比分析了模拟和实验铸件充型高度,结果对应较好,证明了所提出的浇不足缺陷计算模型的准确性.

摘要： 浇不足是铸造生产中常见的缺陷,目前实验手段只能测量和分析铸件最终的浇不足缺陷分布,难以直接观测浇不足缺陷的形成和演变过程,准确预测浇不足缺陷的关键在于处理凝固过程中流动行为的转变.在已有的处理流动行为转变的基础上,提出一随固相率变化的浇不足缺陷计算模型,即高固相率区采用临界固相率方法,低固相率区采用变粘度方法,中等固相率区采用多孔介质拖拽模型.计算了一组多壁厚铜合金低压铸造工艺,对比分析了模拟和实验铸件充型高度,结果对应较好,证明了所提出的浇不足缺陷计算模型的准确性.

摘要： 应用DEFORM-3D软件对7075铝合金半固态模锻充型过程进行了模拟,研究了合金温度对7075铝合金杯形件充型过程的影响规律.在模拟的基础上,利用压力机及杯形实验模具,进行了半固态7075铝合金流变模锻成形,研究了合金温度对7075铝合金杯形件半固态模锻组织均匀性的影响,模拟和实验结果表明:合金温度越高,充型越不平稳;在压头温度400°C,成形速度3.5mm/s,成形比压50MPa的条件下,随着合金温度的增加,杯形件的液相偏析度增加,组织越不均匀,当合金温度为628°C时,杯形件的液相偏析度为14.02％.

摘要： 华中科技大学材料科学与工程学院,课题组对铸造模拟及其在铸造业中应用进行了基础性研究.通过多年在超过500家铸造企业的发展和应用,铸造模拟软件的新功能不断商业化,提高了铸件产量和缺陷预防.

摘要： 应用DEFORM-3D软件对7075铝合金半固态模锻充型过程进行了模拟,研究了成形速度对7075铝合金杯形件充型过程的影响规律.在模拟的基础上,利用压力机及杯形实验模具,进行了半固态7075铝合金流变模锻成形,研究了成形速度对7075铝合金杯形件半固态模锻组织均匀性的影响,模拟和实验结果表明:成形速度越高,充型越不平稳;在压头温度400°C,成形比压50MPa,合金温度628°C的条件下,随着成形速度的增加,杯形件的液相偏析度增加,组织越不均匀,当成形速度为5mm/s时,杯形件的液相偏析度高达18.2％.

摘要： 压铸件是在高温、高速、高压条件下成型,在理想的条件下压铸件的充型过程可以分为三个阶段,阶段一是合金液被压射入型腔,直接冲击到对面的型腔,并沿边壁向各个方向扩展生成壳体;第二阶段是随后进入型腔的合金液继续充满型腔;第三阶段是型腔内的合金液在高压压实冷却.

摘要： 根据熔模精密铸造的热交换特点,合理地选择熔模铸造的物理参数和界面参数,利用铸造CAE:JSCAST铸造工艺分析软件对汽车不锈钢铸件的熔模铸造进行了充型、凝固过程数值模流,进而从多种工艺方案中选择最优的工艺方案.为提高铸件的品质、降低铸造成本,提高工艺出品率提供了科学依据.也为新品开发提供了有效的数据.

摘要： 本发明公开了一种铸件充型和凝固过程中温度的分析系统及方法，属于温度采集领域。铸件充型和凝固过程中温度的分析系统，包括：采集单元，用以采集目标对象所有测试点的温度信号；补偿单元，用以对所述温度信号进行补偿；调理单元，分别连接所述采集单元和所述补偿单元，用以分别对每个测试点的温度信号进行处理；处理单元，连接所述调理单元，用以依据补偿信号对经处理后的温度信号进行数据分析，以生成所述目标对象的温度特性曲线。利用铸件充型和凝固过程中温度的分析系统可有效的捕捉到目标对象的温度变化，准确的获取温度信号，根据温度数据进行分析生成温度特性曲线以便于实时掌握目标对象状态。

摘要： 本发明属于消失模铸造领域，公开了一种双平板件消失模铸造充型过程观测装置及方法，该装置包括砂箱、第一泡沫模样、第二泡沫模样、U形内浇道、横浇道、直浇道和摄像系统；砂箱侧面设置有耐热透明窗口；第一泡沫模样与第二泡沫模样均为平板形且尺寸大小相同但材质不同，U形内浇道两端分别与第一泡沫模样和第二泡沫模样底部连接，第一泡沫模样与第二泡沫模样沿U形内浇道的中心线对称，横浇道两端分别与U形内浇道底部中心处开口和直浇道连通；工作时，第一泡沫模样一面和第二泡沫模样一面均紧贴耐热透明窗口；摄像系统设置于砂箱的一侧。本发明装置通过双平板件使用不同材质的泡沫模样，以研究泡沫模样材料对消失模铸造充型过程的影响规律。

摘要： 本发明公开了一种低压铸造过程稳态充型控制方法，基于自由液面上升临界速度调控充型压力，减少自由液面变形和折叠。首先，设计铸件的铸造工艺，分析铸件充型流动准则；然后，采用数值模拟方法，建立液面充型速率与时间的关系，核算充型自由液面流动场；其次，获得优化工艺条件下封闭容器中合金熔体升液与充型压力曲线，设计压力‑时间曲线；再次，构建出封闭容器测试压力‑时间函数；最后，运用压力控制方法动态调控低压铸造充型过程金属液充型压力，实现对低压铸造过程的稳态充型。采用本发明能够有效、准确的控制合金充型流动行为，降低卷入性缺陷，提升铸件品质。

摘要： 本发明属于铸造成型冷隔缺陷领域，并公开了一种适用于铸造充型过程冷隔缺陷的预测方法。该预测方法包括下列步骤：(a)将待预测铸件的三维模型进行网格划分获得多个网格单元，针对每个网格单元采用金属相体积比设定界面前沿单元的判定条件确定界面前沿单元；(b)根据界面前沿单元的速度和相邻单元的速度设定界面前沿单元发生碰撞的条件并由此获得发生碰撞的单元；(c)选取影响因素并确定其相应的影响因子，利用影响因子构建冷隔生成模型获得缺陷生成量，利用运输方程追踪已累积的冷隔缺陷，二者之和为所需的当前冷隔缺陷含量，由此实现冷隔缺陷的预测。通过本发明，定量化分析铸造充型过程中冷隔缺陷，提高铸造过程数值模拟技术的实用性。

摘要： 本发明属于金属半固态铸造成形技术领域，特别涉及一种金属半固态浆料充型过程可视化模拟装置及方法。本发明装置分为半固态浆料制备系统、充型系统和实验记录系统三部分。根据相似理论，选用与金属半固态浆料具有相似流变特性的透明液体，即丁二腈-水半固态浆料作为模拟充型介质，首先将丁二腈水溶液制备成特定固相分数的半固态浆料，然后通过输送管将半固态浆料输送至充型系统料筒，并在注射活塞的推动下充填透明模具型腔，充型过程由高速摄像机记录，从而实现了金属半固态浆料充型过程的可视化模拟。

摘要： 本发明属于消失模铸造领域，公开了一种双平板件消失模铸造充型过程观测装置及方法，该装置包括砂箱、第一泡沫模样、第二泡沫模样、U形内浇道、横浇道、直浇道和摄像系统；砂箱侧面设置有耐热透明窗口；第一泡沫模样与第二泡沫模样均为平板形且尺寸大小相同但材质不同，U形内浇道两端分别与第一泡沫模样和第二泡沫模样底部连接，第一泡沫模样与第二泡沫模样沿U形内浇道的中心线对称，横浇道两端分别与U形内浇道底部中心处开口和直浇道连通；工作时，第一泡沫模样一面和第二泡沫模样一面均紧贴耐热透明窗口；摄像系统设置于砂箱的一侧。本发明装置通过双平板件使用不同材质的泡沫模样，以研究泡沫模样材料对消失模铸造充型过程的影响规律。

摘要： 本发明公开了一种低压铸造过程稳态充型控制方法，基于自由液面上升临界速度调控充型压力，减少自由液面变形和折叠。首先，设计铸件的铸造工艺，分析铸件充型流动准则；然后，采用数值模拟方法，建立液面充型速率与时间的关系，核算充型自由液面流动场；其次，获得优化工艺条件下封闭容器中合金熔体升液与充型压力曲线，设计压力‑时间曲线；再次，构建出封闭容器测试压力‑时间函数；最后，运用压力控制方法动态调控低压铸造充型过程金属液充型压力，实现对低压铸造过程的稳态充型。采用本发明能够有效、准确的控制合金充型流动行为，降低卷入性缺陷，提升铸件品质。

摘要： 本发明属于铸造成型冷隔缺陷领域，并公开了一种适用于铸造充型过程冷隔缺陷的预测方法。该预测方法包括下列步骤：(a)将待预测铸件的三维模型进行网格划分获得多个网格单元，针对每个网格单元采用金属相体积比设定界面前沿单元的判定条件确定界面前沿单元；(b)根据界面前沿单元的速度和相邻单元的速度设定界面前沿单元发生碰撞的条件并由此获得发生碰撞的单元；(c)选取影响因素并确定其相应的影响因子，利用影响因子构建冷隔生成模型获得缺陷生成量，利用运输方程追踪已累积的冷隔缺陷，二者之和为所需的当前冷隔缺陷含量，由此实现冷隔缺陷的预测。通过本发明，定量化分析铸造充型过程中冷隔缺陷，提高铸造过程数值模拟技术的实用性。

摘要： 本发明属于铸造氧化夹渣缺陷领域，并公开了一种铸造充型过程中氧化夹渣运动的追踪方法。该方法包括下列步骤：(a)针对铸造充型的铸件，将其划分为铸件内部和表面两个部分，采用网格划分的方法将两个部分分别划分为多个单元；获得铸件内部和表面的每个单元的影响因子的表达式；(b)修正铸件表面单元的当前氧化夹渣密度影响因子；(c)构建假设条件，并根据单元的影响因子的表达式，采用运输方程构建运输过程中氧化夹渣的运动方程，由此实现氧化渣运动的追踪。通过本发明定量化分析铸造充型过程中氧化夹渣缺陷，提高铸造过程数值模拟技术的实用性。

摘要： 本发明提供一种提升高压铸造充型过程CAE分析精度的方法，属于铸造计算机数值模拟技术领域。具体步骤为：步骤一、用CAE软件模拟铸件的高压充型过程；再根据实际生产中的工艺设置CAE分析参数，对高压铸造过程进行CAE模拟；步骤二、应用高压铸造可视化装置拍摄铸件的高压充型过程；步骤三、将CAE分析结果与实际拍摄结果对比，找出影响CAE分析充型精度的主要因素，修正CAE分析输入参数，提高CAE分析精度。本发明能够准确查找出CAE模拟分析中与实际状况不符合的地方，针对性的分析差异存在的原因，通过修改CAE模拟参数修正数值模拟计算模型，再将修正后的数值模拟计算模型应用于结构复杂的铸件，优化模具浇注系统，避免因模具浇注系统设计不当产生困气，卷气，浇不足及氧化夹渣等充型缺陷。