盤(pán)體鑄件低壓鑄造有限元模擬.pdf

1、液態(tài)金屬充型是鑄件成形過(guò)程中最重要的階段,許多鑄造缺陷(如卷氣、夾渣、澆不足和冷隔等)都是由于工藝設(shè)計(jì)不當(dāng)在充型過(guò)程中產(chǎn)生的。同時(shí),充型對(duì)鑄件凝固過(guò)程也有直接的影響。因此,了解并控制充型過(guò)程是獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的重要條件。 本文采用大型有限元分析軟件ANSYS,在對(duì)低壓鑄造過(guò)程流場(chǎng)和溫度場(chǎng)深入分析的基礎(chǔ)上,合理地設(shè)置邊界條件和初始條件,并對(duì)紊流、相變等問(wèn)題進(jìn)行了合理地處理,打破“瞬時(shí)充型”的假設(shè),耦合計(jì)算了低壓鑄造盤(pán)體鑄件充型過(guò)程中流

2、場(chǎng)和溫度場(chǎng)。盤(pán)體鑄件的數(shù)值模擬將為后續(xù)此類(lèi)低壓鑄件數(shù)值模擬提供參考。本文所做工作和主要結(jié)論如下： (1)正交模擬試驗(yàn)結(jié)果表明,影響鑄件充型能力的顯著因素依次為充型速度、澆注溫度和模具溫度。經(jīng)模擬驗(yàn)證,本文中盤(pán)體件適合的澆注溫度為700℃,模具溫度為310℃,充型速度為0.04m/s。 (2)由模擬試驗(yàn)及其分析結(jié)果可推導(dǎo)出盤(pán)體鑄件升液管澆口處的平均上升速度計(jì)算公式為了lgv充=187.4-39.241lgV-36.31lg

3、δ+10.39lgh+31.68lgT澆+7.34T模。該表達(dá)式可用于指導(dǎo)形狀簡(jiǎn)單的低壓鑄造鋁合金盤(pán)體類(lèi)鑄件的充型過(guò)程。 (3)流場(chǎng)模擬表明,對(duì)于壁厚較小的鑄件,充型時(shí)為減少缺陷的產(chǎn)生,應(yīng)減小充型速度；為避免出現(xiàn)流空現(xiàn)象,在拐角處不應(yīng)采用直角形狀。 (4)不同的對(duì)流換熱系數(shù)可表征不同的鑄型條件,在施加不同對(duì)流換熱系數(shù)模擬計(jì)算鑄件充型過(guò)程流場(chǎng)和溫度場(chǎng)時(shí),溫度場(chǎng)的變化趨勢(shì)基本一致,但對(duì)流換熱對(duì)充型過(guò)程中型腔內(nèi)金屬液溫度的高低