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铸件凝固过程的数值模拟—凝固条件对Al—4.5%Cu合金温度场的影响

引言 随着现代科学技术的发展,电子计算机开始广泛运用到铸造领域中;用计算机进行生产过程的控制和管理、铸造模具的计算机辅助设计与制造、对凝固过程的数值模拟等都促进了铸件的生产率和质量的提高。铸件凝固过程的电子计算机数值模拟最近十年来发展较快,从对砂型铸造发展到模拟金属型、压铸等系统,从模拟温度场深入到进行工艺设计和铸态组织、应力等方面的研究。 本文模拟是结合Al一4.SCu合金在一定条件下形成等轴晶组织的问题,其实验装置简图如图1所示仁‘〕,铸件尺寸为功3cmx10cm圆柱体,铸型为不锈钢制造的金属型,尺寸为内径功3cm,外径功6cm,长14cm圆柱筒。模拟的条件为浇注温度690℃、铸型予热温度(指距底部舰m处)500℃、结晶器下面通气冷却,通常轴向温度梯度为7一20℃/cm。 程序用FoRTRAN语言编写,在SIEMENS一776。型和FELIX一256型计算机__匕进行计算。 问题的基本方面: 研究铸件凝固过程的一般处理方法是...  (本文共11页) 阅读全文>>

《西南交通大学学报》2006年01期
西南交通大学学报

铸件凝固过程中温度场的数值模拟

随着计算机技术和计算数学的不断发展,利用计算机来模拟凝固过程变的越来越普遍.凝固模拟成功的关键在于凝固过程中相变潜热的模拟精度,20世纪70年代后,随着考虑相变因素的传热分析变得成熟,铸件凝固过程的模拟才变得可行.20世纪80年代中后期,凝固问题温度场数值模拟已趋成熟,并逐渐涌现出一些商业化工程软件.由德国亚琛大学的Sahm教授创制的MAGMA,为第一个凝固商品化软件,于1989年第七届铸造展览会上展出.20世纪90年代以来,凝固商业化软件相继问世,如美国Procast、日本Sold ia等,功能也不仅仅限于温度场、应力场、流场的数值模拟,还可以预测铸件缩孔、缩松、裂纹等缺陷和铸件各部分的组织[1].为了进一步提高模拟的精度,目前对于凝固过程中的微观和宏观耦合模拟正在进入科研工作者的视野.我国在这一领域起步较晚,但由于措施采取得当,所以进步也很明显.例如清华大学的CIFT研究小组在实用化技术方面发展迅速,1999年推出了运行于N...  (本文共5页) 阅读全文>>

《中国铸造装备与技术》2002年02期
中国铸造装备与技术

铸件凝固过程温度场的数值模拟

1引言 铸造是一个液态金属充填铸型型腔,并在其中凝固和冷却的高温过程,包括了许多对铸件质量产生重要影响的物理过程和现象。由于缺乏直接考察这一过程的有效手段,导致长期以来,对铸造过程的认识及工艺方案的设计主要依靠工程技术人员的经验积累和现场试制。这不可避免地导致铸件质量不稳定、工艺准备周期长、试制成本高等许多不利于铸造行业发展的因素。 如果能够对凝固过程进行模拟,对优化铸造工艺,预测和控制铸件质量和各种铸造缺陷以及提高生产效率都非常重要。具体讲,凝固过程温度场模拟可以实现如下目的:提供浇注充型时序图,使浇注、凝固过程可视化;预测缩孔、缩松等宏观缺陷;为预测铸造应力、微观组织等提供基召瑰牧据;分析、评价,并通过控制凝固条件优化铸造工艺;减少工艺准备失误率;缩短试制周期、降低试制成本。 铸件凝固过程数值模拟开始于20世纪60年代,丹麦人Forsund最早采用有限差分法进行铸件凝固过程的传热计算。而首次成功应用应属三年后两个美国专家对汽...  (本文共4页) 阅读全文>>

《热加工工艺》2012年15期
热加工工艺

大型铸件凝固过程的温度场数值模拟

随着铸造凝固过程数值模拟技术的迅猛发展,日臻成熟,已被广泛应用于生产实践,如欧美日等西方发达国家的汽车铸造企业几乎全部装备了数值模拟系统,成为确定工艺参数的重要工具[1]。有限元法能够解决复杂几何边界、几何形状和不均匀材料问题。在工程技术领域中实用性最强,应用也最为广泛。本文以有限元软件ANSYS作为计算平台,建立了某机床电机座大型铸件的三维有限元模型。通过对机床铸件铸造凝固过程进行三维瞬态温度场数值模拟,得出了铸造凝固过程中温度场的变化规律。1铸件凝固过程的数学模型型腔中的铸件温度分布随时间不断变化,假设液态金属内部不存在对流,根据傅立叶导热定律可推出铸件凝固过程所遵循的导热偏微分方程:ρCP鄣T鄣t=鄣鄣x(k鄣T鄣x)+鄣鄣y(k鄣T鄣y)+鄣鄣z(k鄣T鄣z)+Q(1)式中:T为温度,℃,它为坐标(x,y,z)及时间t的函数;K为材料的热传导系数,W/m·℃;CP为比热,J/kg·℃;ρ为密度,kg/m3;Q为单位体积的...  (本文共3页) 阅读全文>>

《铸造》1999年10期
铸造

铸件凝固过程模拟结果的三维OpenGL显示

随着计算机和机械工程学科的飞速发展和相互融合,铸造工艺计算机模拟已成功地用于指导铸件的实际生产。为了提高模拟水平,增强可视化效果,对如何真实反映铸件凝固数值模拟结果提出了更高的要求。自行编制三维图形显示模块虽可满足这一要求,但它们与工业图形标准OpenGL〔1〕仍存在一些差距,主要表现为移植性差,刷新速度慢,锯齿现象严重等。OpenGL图形库目前存在于通用的Windows平台上,显示图形时只须通过高级语言调用它们就可获得刷新速度快、图形质量高的效果。需要指出的是,调用OpenGL函数和功能显示图形时,须对形体的显示作必要的处理。为此,我们研究了三维温度场OpenGL的显示方法和原理,并编制了相应的程序。用该法不仅可准确显示铸件凝固过程温度等变量的分布,而且能自动对离散化的单元变量值进行插值计算并显示,为后续处理(如缺陷预测)提供更直观的描述方法。  一、铸件凝固过程结果的OpenGL显示原理和方法〔1~3〕1-OpenGL原理O...  (本文共3页) 阅读全文>>

权威出处: 《铸造》1999年10期
《物理测试》1990年03期
物理测试

铸件/铸型界面温度的连续测定

一、引言 铸件/铸型界面的传热行为对于铸件凝固过程影响很大。通过对铸件/铸型界面温度的测定,可以揭示界面的传热规律,进而为凝固控制提供有力的指导。但是,由于液态金属的温度高,冷却时间长,而且铸件/铸型界面是不可见界面,因此这里的温度测量有很多困难: 1。由于液态金属发生凝固的过程,同时伴随着体积的变化,因而界面上铸件与铸型之间的接触状态也要不断变化,甚至出现间隙c1〕。因此,要想连续测定界面温度,传感器必须能随铸件及铸型体积变化造成的界面位置的移动而变低以保证始终跟踪界面。 2。由于铸件/铸型界面附近存在很大的温度梯度〔2〕。因此,传感器的采样位置无论偏向铸件一侧还是铸型一侧,都会造成所测结果的失真,不能代表界面温度。正是这个原因,许多人用测温方法测得界面附近的某点温度后转化成界面换热系数的形式来讨论问题c3〕。 3。由于界面上热冲击很大,特别是浇注开始时,在很短的时间内,温度变化上千度,这就要求传感器必须有较高的灵敏度,以减少...  (本文共4页) 阅读全文>>