一、低压铸造充型动力学的高速摄影观察(论文文献综述)
李浩[1](2020)在《A356铝合金薄壁复杂铸件铸造过程数值模拟及组织分析》文中指出铝合金作为一种优良的铸造材料被广泛应用于航空航天、铁路机车等领域。相比于传统的钢铁铸造材料,其具有比强度高、耐腐蚀等优点。不仅在节省能源、保护环境等方面有着重要的应用,而且使用铝合金加工的铸件表面质量、尺寸精度比传统材料铸件要有着明显的优势。但是在实际生产中,待成型的铸件如果是形状复杂的铸件,往往需要多番试生产来改进铸造工艺,导致铸件生产周期延长,而且成品率不高。因此将计算机数值模拟技术应用到铸件浇注工艺设计中是一种行之有效的科学办法。本文应用计算机模拟软件对A356铝合金薄壁复杂铸件的铸造工艺进行模拟,通过对模拟结果进行分析,改进优化铸造方案,减少了铸件缺陷,提高了铸件质量。通过实际浇注对模拟结果进行了验证,结合模拟结果,分析了凝固条件对铸件组织的影响。本文首先对铸造过程数值模拟技术的理论基础进行了介绍,论述了铸造充型过程与凝固过程的数学模型,并介绍目前应用技术成熟的仿真模拟软件,对本课题所采用的Pro CAST软件的主要功能进行说明。为接下来的仿真模拟及工艺优化提供理论基础。通过三维造型软件将铸件三维建模后,对初始方案进行数值模拟,根据模拟结果分析可知,初始方案的充型过程整体上平稳有序,仅在底部内浇口位置有小部分金属液回流。在凝固过程中,由于铸件薄厚不均,铸件壁上较薄的位置散热较快,凝固顺序优先,导致薄壁上的凸起位置和底部较厚的位置在凝固时得不到周围金属液的补缩,形成缩松缩孔缺陷。随后,为提高铸件质量,对浇注系统进行重新设计和优化,通过对新工艺方案的模拟可以发现,铸件的缺陷主要集中在浇道及冒口的位置,铸件中基本无明显缺陷。以浇注温度、模具温度、浇注速度为变量进行正交试验,实验结果表明,新工艺的最佳参数组合为浇注温度为740℃,浇注速度为100mm/s,模具温度为200℃。在该浇注参数下,铝合金铸件充型速度平稳,凝固过程有序,整体无任何缺陷。在改进工厂现有条件下的铸造工艺后,为提高生产效率,又为工厂设计了一种更为先进的低压铸造工艺方案。通过ProCAST软件对铝合金薄壁复杂铸件的低压铸造工艺进行了模拟,通过对充型过程及凝固过程的模拟结果进行分析,改进低压铸造工艺,提高产品的成品率。最后,通过实验对ProCAST软件的重力砂型铸造模拟结果进行了实验验证,验证了设计的浇注方案的可行性。通过对模拟结果与试验结果分析,总结了铸件的凝固条件对铸件组织的影响。通过上述试验可以表明,对于结构复杂、壁厚不均匀的铝合金铸件,在铸造过程中通过数值模拟软件优化工艺方案和工艺参数,可以有效地提高铸造产品质量。
孟嘉楠[2](2020)在《离心条件下ZL101铝合金组织演变及导热性能模拟研究》文中研究表明近几年,我国铝产量在逐步增长,各行业越来越追求装备轻量化,铝合金的使用场景愈来愈广。因此在这种社会环境下,行业对铝合金制备工艺的设计研发工作提出更高的要求。计算机的模拟仿真技术可以促进工艺的开发,提高设计师的工作效率。随着新的数值模拟分析软件的不断开发与升级,模型和算法得到了进一步优化。不过数值模拟的可靠性仍然是一个需要不断反复验证的工作。Al-Si合金常用的铸造方法是砂型铸造和特种铸造。对于ZL101合金特种铸造,我国加工行业体系仍然不够完善,开发并得到应用种类有限,生产质量不够高,因此产品应用受到局限。尤其是ZL101合金高质量的特种铸造产品,不能实现大批量生产。因此,不仅要引入新的技术、工艺、材料和设备,还要提升已有人员的工艺开发效率,这样才能快速推广和应用新工艺。本文以ZL101合金为研究对象,采用数值模拟和实验研究相结合的方法研究了该合金在不同离心条件的试样的微观组织、致密度缺陷以及导热性能的变化规律。实验结果表明:(1)当离心速率低于200 r/min时,ZL101铝合金晶粒尺寸较为粗大,平均尺寸约为37μm,且合金内有连续成片的缩松,共晶组织呈现大块的板片状;当离心速率为350-500 r/min时,晶粒明显细化,平均尺寸约为14.5μm,缩孔缩松体积明显减小,共晶硅组织细碎化沿晶界弥散分布。(2)经过模拟结果过和实验结果的对照分析,发现二者在晶粒尺寸、致密度、缺陷等方面结果相近。说明ProCast2018进行模拟精度较为精确。(3)ZL101铝合金试样的导热性能在离心速率(100-200r/min)和离心半径(88-97mm)的范围内最佳,在离心速率(350-500r/min)下由于晶粒细化降低导热性,说明晶粒组织的大小对导热性能的影响远远大于其他因素。
龚举波[3](2019)在《铝合金压铸充型流态动态演变过程研究》文中认为随着压铸产品朝着薄壁、复杂化方向发展,对充型过程的精细化控制显得尤为重要,因此需要了解金属液在型腔中的流动特征及压铸参数对充型流动的影响规律。目前对于压铸充型过程中金属液流动规律研究的主流方法是数值模拟和水力模拟,但数值模拟和水力模拟与实际充型过程存在着一定差异。为此本文利用压铸充型过程的动态实时表征,观察研究了不同快压射速度、不同内浇口厚度以及型腔结构对充型流动过程的影响,并与相同实验条件的数值模拟进行了对比分析,得出以下主要结论:(1)金属液从内浇口进入模具型腔后,随着充型速度的增加,金属液的流动是不连续的,其流动前沿形貌由光滑圆整逐渐向破碎飞溅转变。由于射流的附壁效应,金属液贴附玻璃视窗侧向前充型,沉孔凸台及截面突变结构对充型初期流动形态的影响较小。通孔凸台的存在改变了充型流态,迫使流动产生分离流,促使了金属液流动过程中空洞的产生。(2)当金属液以1.5m/s的快压射速度充型时,其流动前沿比1.0m/s充型时更早地发生了破裂,并且在相同位置流动前沿的破碎飞溅程度更加严重。(3)内浇口厚度会影响金属液的流动特征。内浇口厚度越大,金属液流动前沿不易发生破裂,并且在相同充型距离下,流动前沿的破碎飞溅程度较低。同时,内浇口厚度越大,流动前沿不易扩展,容易产生金属液堆积。(4)当充型速度和内浇口厚度发生变化时,数值模拟充型流动趋势以及空洞产生位置跟实际充型过程吻合,但流动前沿的破碎飞溅形态跟实际差异较大。
包羽冲[4](2018)在《基于LBM方法对大平板铸件反重力充型过程的研究》文中研究表明大型薄壁平板铸件是工业生产中较为常见的疑难铸件,反重力充型是该类铸件的主要浇注方式之一,许多铸造缺陷如卷气、夹杂、缩孔和冷隔特别是浇不足等与充型过程紧密相关,借助数值模拟技术研究大平板铸件反重力充型过程,对获得相应的合格优质薄壁平板铸件意义重大。LBM(格子Boltzmann方法,Lattice Boltzmann Method)是一种模拟流场的介观方法,该计算方法易于并行处理,非常适合大规模的计算,相对于传统的流体力学方法,具有高效率和高精确度等优点。基于格子Boltzmann方法研究大平板的反重力充型过程,主要开展以下几个方面的工作:(1)开发二维大平板的反重力充型程序,基于带自由表面的格子Boltzmann方法,新提出了一种分布函数加权的方法来处理格点中的液相排出及分配问题,在保证计算准确度的前提下,提高了计算效率。用Poiseuille流解析解验证了LBM传输模型,用侧向水力充填实验验证了自由表面模型。(2)用二维大平板的反重力充型模型计算了单浇口、双浇口和圆柱绕流条件下的大平板反重力充型过程,总结了流场区域特征及其内在机理。并以相同参数下的水力充填实验和ProCAST软件模拟结果作为参照,验证了计算结果的准确性。计算充型停止后的流场变化,结果显示型腔充满后的流体存在着一个逐渐静止的流动惯性过程,在此基础上,继续探究了不同工况下的流动惯性程度,得出单浇道的流动惯性最大。开发二维大平板的水平充型程序,模拟了三种工况的平板水平充型过程,并将水平与反重力充型的流场特征进行对比。(3)开发三维大平板的反重力充型程序,在带自由表面的格子Boltzmann方法基础上,考虑了表面张力。采用所建立的模型模拟了厚度为1.15 mm、3 mm、5 mm的薄壁大平板反重力水力充型的过程,计算结果与水力实验结果基本符合。提出自由表面平整度的判断标准,并运用该标准对三种板厚的自由表面平整度进行了讨论。之后,探究了板厚及表面张力对薄壁平板的反重力充填过程的影响及其内在机理,发现,当厚度足够薄时,流体呈现“顺序充填”状态,存在表面张力可以明显提高1.15 mm厚度平板的自由表面稳定性。最后,在相同参数下,对比单浇口大平板反重力充填的ProCAST与LBM模拟过程,在计算效率、准确度、占用内存等方面论述LBM的优越性。
张勃[5](2018)在《离心铸造双金属复合管数值模拟与工艺优化》文中研究表明管道是河道疏浚工程中用于输送泥沙的关键过流部件,在其工作过程中由于输送水底砂石等物,磨损十分严重,并且具有较强的腐蚀性,因此要求其管道内表面具有耐磨性、耐腐蚀性能,同时由于在运输过程中会承受较高的压力,因此需要管道具有较高的强度和韧性。双金属复合管因为内层和外层具有显着不同的成分和性能,可满足对其的综合性能的要求,已成为疏浚管的发展方向。复合管多采用离心复合铸造方法,因其铸造条件和工艺的复杂性,大型复合管实验成本高,有些参数难以测试的问题,很难科学分析实际出现的问题。因此对其过程进行数值模拟分析具有理论意义和实用价值。论文以一种大直径的薄壁离心铸造双金属复合管为研究对象,根据实际工作情况和工环境对其性能的要求,选用外层材料为304不锈钢,内层材料为高铬铸铁。建立了复合管的数学物理模型,并分析了其离心铸造的工艺参数、边界条件和潜热等因素的处理方法。在此基础上,选用Flow-3D软件作为模拟软件,制定了合理的模拟方法,并对一个小模型进行了模拟,以验证模拟方法的可靠性。把双金属复合管的模拟分为两个阶段:首先对外层金属的充型过程进行模拟,获得其温度冷却曲线,根据温度曲线获得内外层金属的浇注时间间隔,然后对内层金属的充型过程进行模拟。采取正交实验法对外层模拟结果进行了分析,以浇注温度、旋转速度和浇注速度三个因素作为研究对象,以流体的充型时间和厚度均匀化后铸件内表面的温度差为判断标准,建立了一个三因素三水平的正交试验表。通过分析结果获得了优化的工艺参数组合。通过Flow-3D软件中的‘restart’功能成功的对内层金属的浇注过程进行了模拟。对内层进行模拟时,要通过计算确定浇注内层金属时外层金属的初始温度,然后将其初始温度带入到外层金属的温度冷却曲线,获得相应的时间间隔。根据双金属管的界面结合机理,通过模拟结果分析了内外层金属的浇注时间间隔及内层金属的浇铸温度对界面结合质量的影响。
包羽冲,刘林,骈松,张照,李日[6](2018)在《基于单相LBM模拟大平板反重力充型过程》文中指出采用单相格子Boltzmann方法研究大平板的反重力充型过程,该模型不需考虑气相格子的变化,从而提高了计算效率.针对该方法,本文新提出了一种权重系数重新分配的方法来处理格点中的液相排出及分配问题.首先用该模型计算了单浇口条件下的大平板型腔反重力充填过程,以相同参数下的高速相机成像的水力充填实验为参照,数值模拟的流场特征及流体形态与实验结果吻合良好.另外,还采用线速度分布云图,并提出了自由表面的高度差判据来分析充型过程中的流场区域特征和流体平稳程度.在此基础上,继续用该模型研究了双浇口和圆柱扰流条件下的大平板反重力充型过程.双浇口条件下由于浇道间的互相影响,流场中形成的漩涡多于单浇口;圆柱扰流条件下的充填方式会降低流体的晃动程度,提高充型的稳定性.
李祥慧[7](2017)在《铸钢阀体消失模铸造工艺优化》文中提出消失模铸造具有设计灵活,铸件尺寸精度高,生产成本低等优点,在中小型企业得到广泛应用。基于铸钢件在消失模铸造中常出现的增碳、缩孔、缩松等缺陷,与其充型凝固过程有关,采用数值模拟技术分析充型凝固原理及铸造缺陷,优化工艺方案,对铸钢件的生产实践有一定的指导意义。本文主要使用了Unigraphics NX.8.0三维造型软件及模拟仿真软件ProCAST,对某厂生产的铸钢阀体件消失模铸造工艺进行模拟分析,将模拟结果与生产实际相结合得出了优化的工艺参数与优化的工艺方案。某厂生产的铸钢阀体所用材料为25钢,主要用于调节流体的流通,对气密性有一定的要求。现生产的铸钢阀体存在渗漏现象,气密性达不到技术要求,废品率高达60%以上,针对这种现象对产品进行了解剖,发现铸件内部存在严重的缩孔、缩松缺陷,分析认为铸件内部缩孔、缩松缺陷是使产品气密性达不到要求的主要原因。首先根据该厂的原铸造工艺,运用ProCAST铸造模拟软件,对该厂的原工艺进行充型与凝固过程数值模拟分析,并采用了固相率法、直接分析法预测了缩孔、缩松缺陷。模拟结果表明原工艺生产的铸件存在缩孔、缩松缺陷,其缺陷分布位置与实际生产铸件的缺陷分布基本一致,验证了模拟的准确性。然后制定了从侧边引入内浇口的顶注式和底注式两种方案。分别对两种方案进行了充型与凝固过程数值模拟,模拟结果表明改进后的两种工艺方案比原工艺的缩孔缩松率减少很多,而底注式工艺方案的缩孔缩松率比顶注式要少,且顶注式在充型过程有裹气现象,得出底注式的工艺方案最佳。其次,对消失模铸造中影响缩孔、缩松的主要工艺参数浇注温度、模样密度、负压度进行三因素三水平的正交实验,研究此三因素对阀体铸件缩孔缩松缺陷的影响。并得出浇注温度为1620℃、模样密度为18kg/cm3、负压度为0.05MPa的工艺参数下,阀体铸件缩孔缩松率最小。最后,在上述工艺优化的基础上进行了冒口的再次工艺改进,最终得出了生产出合格铸件的工艺方案。
张延京[8](2016)在《缸盖用复合铸铁的制备工艺与组织性能研究》文中提出随着柴油机功率密度的提升,柴油机气缸盖所承受的热负荷和机械负荷越来越高,致使气缸盖不同部位的使用环境差异增大,具体表现在:缸盖火力面工作温度非常高,要求材料具有很好的导热性和抗氧化性能,其它部位要求材料具有高强韧性能。然而,采用传统均质铸铁材料制造的柴油机缸盖由于无法同时兼顾强韧性、导热性及抗高温氧化等性能,致使国内外高功率柴油机气缸盖常发生热应力开裂问题。因此研究新型复合铸铁材料制备方法及组织性能具有非常重要的理论与工程实际意义。本文开发了三种复合铸铁材料制备方法:1)铸型涂抹变质涂料方法;2)局部适量增大凝固速率方法;3)双金属液铸造方法。综合利用OM, EPMA,导热系数测试以及抗拉强度测试等检测手段分析不同工艺对制备的复合铸铁组织和性能的影响。在涂料法制备复合铸铁工艺中,通过改变涂料中FeS变质剂含量在蠕墨铸铁表面成功制备一层灰铸铁,形成灰/蠕复合铸铁。随着FeS含量的增大,表层灰铸铁的厚度先逐渐增大后达到平衡,最大厚度达到5.3mm;从表层到内部,Mg元素含量逐渐升高,S元素含量逐渐降低,石墨形态由A型向A+D型,最后变为D型石墨过渡。表层灰铸铁的形成机理为S与Mg形成MgS等化合物,致使表面的残余Mg含量降低,发生蠕化衰退现象。通过导热系数测试证明灰/蠕复合铸铁铸件表层导热性能优于铸件本体。在制备球/蠕复合铸铁工艺中,表层球铁层厚度随着球化剂涂料中镁元素含量增加而增加,采用25%稀土镁+15%纯镁混合变质剂涂料效果最优,能够在蠕墨铸铁铸件表层得到34mm左右的球墨层。在研究冷却速率对铸铁石墨形态影响的试验中,当冷却速率增加时,灰铸铁表层石墨由A型石墨转变为D型石墨,表层D型石墨层厚度随冷却速度增大而增大;蠕墨铸铁表层蠕虫石墨会转变为球状石墨,且随着蠕墨铸铁表层凝固速率的增加,表层球化层厚度与球化率均明显上升。在研究双金属液浇注复合铸铁的工艺中,通过计算机数值模拟进行双金属液流场及温度场模拟研究,研究发现采用底注式浇注系统浇注下层金属液,采用缝隙扇形式浇注系统浇注上层金属液,浇注速度选择为5cm/s,两种金属液浇注间隔时间选择为20s,下层金属液浇注高度超过理论结合面15mm,结合层附近产生的扰动程度较小。通过实际浇注灰/蠕墨铸铁试验表明,浇注的铸件从底向上的石墨形态分别由片状石墨向蠕虫状石墨过渡分布,且石墨形态过渡比较平稳,铸件纵截面上石墨形态无明显混杂。制备出的灰/蠕复合铸铁的抗拉强度高于灰铸铁,而其导热性能高于蠕墨铸铁。
郑小秋,谢世坤,易荣喜,郭秀艳[9](2016)在《低压铸造技术:发展历程、研究现状和未来趋势》文中研究说明低压铸造成型技术是现代大型薄壁复杂构件整体精密制造的重要研究方向之一。介绍了低压铸造技术的发展历程,概述了目前低压铸造技术的研究进展,重点对低压铸造充型过程和铸件合金材料的研究现状进行了综述和分析,探讨了充型过程和铸件合金材料研究中存在的问题,并提出了今后需要重点研究的方向。
李岩[10](2015)在《大型数控镗铣床滑枕铸造过程数值模拟研究》文中指出滑枕是大型数控镗铣床、龙门铣床等大型机床的重要核心部件,其本身质量对在机床的质量和精密程度有着重大影响。现阶段国内主流的制造方法一般采用砂型重力铸造生产滑枕铸件,其本身结构复杂、几何尺寸较大,属于大型铸件,铸件使用过程中既要求有较高的强度,也要求有较高加工精度,这就要求铸件要有较高的外观质量,以及内在质量,不能有气孔、缩孔、缩松、石墨漂移等铸造缺陷。本文对大型镗铣床滑枕铸件的铸造过程进行了实地调研、铸造过程理论分析、基于有限元理论的数值模拟,获取大型机床铸件砂型铸造成型充型和凝固过程中流场、温度场、应力场等,对原铸造工艺系统铸造过程得出结论并为进一步改进原工艺系统和后续进行时效处理提供依据。同时针对该产品在铸造中出现的一些问题,设计出了新的工艺方案(主要是浇注系统)进行了现场试验。对大型数控镗铣床滑枕铸造过程数值模拟时,根据了解现场滑枕铸件的实际铸造工艺系统,应用Pro-E三维造型软件建立了铸件、浇注系统和砂型的三维模型并进行了装配。就该机床滑枕铸造工艺应用基于有限元数值模拟方法的铸造专用计算机辅助工程软件P ro-CAST仿真软件对其铸造充型过程和凝固过程进行了有限元数值模拟,具体对三维模型进行了有限元法的离散化建立了铸造系统的有限元模型即划分网格,再进行前处理即对实际铸造工艺过程进行抽象和理想化建立了其铸件的本构模型,根据现场工艺条件设置了初始条件和边界条件,然后设置运行参数进行模拟,最后进行后处理计算得到流场、温度场和应力场的分析结果。通过数值模拟分析和新的工艺方案现场试验表明,Pro-CAST对原铸造工艺系统进行数值模拟与理论分析和现场生产基本一致具有工程实用价值,原铸造工艺滑枕原铸造工艺系统进行生产可以保证金属液体全部充满型腔,不存在浇不足、冲砂等工艺缺陷。凝固阶段温度场分布中主轴孔厚大部位温度降较慢,其它较薄部位温度降较快。按滑枕原铸造工艺系统进行应力分析得出了最大等效应力和得到等效应力分布,滑枕铸件主要受拉应力作用。反雨淋式铸造工艺系统浇道的热量传导对铸件生产中的温度分布影响较少,而且由于冷铁的激冷作用,使得铸件厚大部位冷却速度加快,得到的铸件质量更高。
二、低压铸造充型动力学的高速摄影观察(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、低压铸造充型动力学的高速摄影观察(论文提纲范文)
(1)A356铝合金薄壁复杂铸件铸造过程数值模拟及组织分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 铸造铝合金介绍 |
1.3 现代铸造工艺介绍 |
1.4 数值模拟技术介绍 |
1.5 数值模拟技术研究现状 |
1.6 本课题的研究内容及意义 |
第二章 数值模拟理论及初始方案设计 |
2.1 数值模拟理论基础 |
2.1.1 充型过程数值模拟理论基础 |
2.1.2 凝固过程数值模拟理论基础 |
2.2 铸造模拟软件Pro CAST简介 |
2.3 重力砂型铸造方案设计 |
2.3.1 浇注系统的设计 |
2.3.2 初始方案工艺参数设计 |
2.4 本章小结 |
第三章 铸件铸造过程数值模拟 |
3.1 数值模拟前处理 |
3.2 初始方案模拟结果及分析 |
3.2.1 初始方案充型过程模拟 |
3.2.2 初始方案凝固过程模拟 |
3.2.3 铸件缩松缩孔预测 |
3.3 铸造工艺改进方案设计 |
3.4 改进方案模拟结果及分析 |
3.4.1 改进方案充型过程模拟 |
3.4.2 改进方案凝固过程模拟 |
3.4.3 铸件缩松缩孔预测 |
3.5 浇注工艺参数优化 |
3.6 本章小结 |
第四章 铝合金复杂铸件低压铸造方案设计 |
4.1 铸造工艺分析及浇注系统设计 |
4.2 浇注工艺参数计算 |
4.3 低压铸造方案模拟及结果分析 |
4.3.1 低压铸造充型过程模拟结果分析 |
4.3.2 低压铸造凝固过程模拟结果分析 |
4.3.3 低压铸造铸造缺陷模拟结果分析 |
4.4 低压铸造方案改进 |
4.5 低压铸造改进方案模拟结果分析 |
4.5.1 充型过程模拟结果 |
4.5.2 凝固过程模拟结果 |
4.5.3 铸件缺陷预测及方案总结 |
4.6 本章小结 |
第五章 实验验证及组织分析 |
5.1 模拟结果浇注验证 |
5.2 铸件清理及浇注结果 |
5.3 凝固条件对铝硅合金铸件铸造过程的影响 |
5.3.1 时间温度曲线 |
5.3.2 冷却速度对凝固组织的影响 |
5.4 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果 |
个人简介 |
(2)离心条件下ZL101铝合金组织演变及导热性能模拟研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题的背景和意义 |
1.2 铸造数值模拟技术的发展 |
1.2.1 国外铸造数值模拟的发展历史 |
1.2.2 国内铸造数值模拟的发展历史 |
1.2.3 铸造模拟技术的总结与展望 |
1.3 铸造模拟原理 |
1.3.1 铸造数值模拟算法 |
1.3.2 离心铸造理论模型 |
1.4 铸造工艺模拟软件 |
1.5 论文主要研究内容及章节安排 |
第2章 离心铸造的数值模拟工艺 |
2.1 离心铸造过程分析 |
2.2 离心条件的确定 |
2.3 模拟工艺的优化 |
2.4 数值模拟前处理 |
2.4.1 浇铸工艺三维建模 |
2.4.2 模型的检查 |
2.4.3 试样的网格划分 |
2.4.4 模拟参数的确定 |
2.5 本章小结 |
第3章 ZL101合金离心铸造数值模拟结果分析 |
3.1 试样充型过程模拟 |
3.2 试样凝固过程模拟 |
3.3 离心条件对充型温度的影响 |
3.4 离心条件对组织的影响 |
3.5 离心条件对缩孔缩松的影响 |
3.5.1 总收缩孔隙率判据 |
3.5.2 Niyama判据 |
3.6 本章小结 |
第4章 实验工艺的结果验证与分析 |
4.1 不同离心条件实验的金相组织对照分析 |
4.1.1 晶粒尺寸的对照和分析 |
4.1.2 不同离心条件下的ZL101共晶组织形貌 |
4.2 不同离心条件实验的致密性和缺陷对照分析 |
4.2.1 不同离心条件实验的致密性分析 |
4.2.2 不同离心条件实验的缺陷对照分析 |
4.3 本章小结 |
第5章 离心条件对导热性能的影响 |
5.1 不同离心条件的ZL101热导率 |
5.2 影响热导率的因素 |
5.2.1 晶粒尺寸对热导率的影响 |
5.2.2 共晶硅形貌对热导率的影响 |
5.2.3 缩孔缩松对热导率的影响 |
5.2.4 致密度对热导率的影响 |
5.3 离心压力对热导率的影响 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结 |
参考文献 |
致谢 |
(3)铝合金压铸充型流态动态演变过程研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
英文摘要 |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 压铸工艺特点及其发展现状 |
1.2.1 压铸工艺简介 |
1.2.2 压铸技术的发展现状 |
1.3 压铸充型过程研究现状 |
1.3.1 计算机数值模拟 |
1.3.2 水力模拟 |
1.3.3 X射线同步观测法 |
1.4 本课题研究意义 |
1.5 本课题研究目的、内容 |
1.5.1 课题研究目的 |
1.5.2 课题研究内容 |
2 实验方案设计与实施 |
2.1 试样设计 |
2.1.1 试样结构设计 |
2.1.2 试样浇注系统设计 |
2.1.3 试样模具设计 |
2.2 实验平台搭设 |
2.2.1 实验前设备调试 |
2.2.2 实验参数设置 |
3 试样充型过程数值模拟 |
3.1 引言 |
3.2 数值模拟理论基础 |
3.3 Anycasting软件及特点介绍 |
3.4 数值模拟的参数设置 |
4 不同结构型腔内的充型流动特征 |
4.1 型腔结构对充型流动特征的影响 |
4.1.1 型腔结构对充型流动影响的动态表征 |
4.1.2 型腔结构对充型流动影响的数值模拟 |
4.2 金属液在型腔中流动特征的演变规律 |
4.3 本章小结 |
5 压射速度及内浇口厚度对流动特征的影响 |
5.1 引言 |
5.2 压射速度对充型流动的影响 |
5.3 内浇口厚度对充型流动的影响 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录 |
B.学位论文数据集 |
致谢 |
(4)基于LBM方法对大平板铸件反重力充型过程的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.1.1 课题研究背景 |
1.1.2 课题研究意义 |
1.2 铸造充型过程的数值模拟和实验验证方法 |
1.2.1 数值离散方法 |
1.2.2 传统的铸造充型数值模拟方法 |
1.2.3 实验验证方法 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 铸造充型过程数值模拟的研究现状 |
1.3.2 国内外铸造数值模拟软件 |
1.3.3 流体自由表面的LBM研究现状 |
1.4 研究目标、研究内容和技术路线 |
1.4.1 研究目标 |
1.4.2 研究内容 |
1.4.3 技术路线 |
1.5 本章小结 |
第二章 研究方法和数值模型 |
2.1 LBM基本模型 |
2.2 带自由表面的LBM模型 |
2.2.1 划分格子类型 |
2.2.2 自由表面格子 |
2.2.3 液相分配 |
2.2.4 分布函数加权 |
2.2.5 自由表面的演化流程 |
2.3 边界条件 |
2.3.1 反弹格式 |
2.3.2 周期性格式 |
2.3.3 非平衡态外推格式 |
2.4 本章小结 |
第三章 水力实验算例和ProCAST软件模拟结果 |
3.1 水力实验算例 |
3.1.1 实验方法 |
3.1.2 反重力充填区域 |
3.1.3 实验结果和分析 |
3.1.4 实验分析 |
3.2 ProCAST软件模拟 |
3.3 本章小结 |
第四章 二维大平板反重力充填数值模拟研究 |
4.1 作用力项的处理 |
4.2 数值验证 |
4.2.1 Poiseuille流动解析解 |
4.2.2 选取模型及参数 |
4.2.3 LBM模拟Poiseuille流结果 |
4.2.4 实验验证 |
4.3 雷诺数和计算时间 |
4.3.1 雷诺数 |
4.3.2 计算时间 |
4.4 二维大平板反重力充填数值模拟结果 |
4.4.1 单浇口大平板反重力充型过程的计算分析 |
4.4.2 双浇口大平板反重力充型过程的计算分析 |
4.4.3 圆柱绕流的反重力充型过程的计算分析 |
4.5 流动惯性 |
4.5.1 单浇口 |
4.5.2 双浇口 |
4.5.3 圆柱绕流 |
4.6 大平板水平充型数值模拟结果 |
4.7 本章小结 |
第五章 三维大平板反重力充填数值模拟研究 |
5.1 表面张力 |
5.2 不同板厚平板反重力充填过程的模拟结果 |
5.2.1 厚度1.15 mm的薄壁平板 |
5.2.2 厚度3 mm和5 mm的薄壁平板 |
5.2.3 不同板厚的流场速度分布 |
5.2.4 自由表面平整度 |
5.2.5 壁厚对充填过程影响的内在机理 |
5.3 表面张力对充型的影响 |
5.3.1 表面张力对流场特征的影响 |
5.3.2 表面张力对自由表面形貌影响 |
5.3.3 表面张力对充填过程影响的内在机理 |
5.4 LBM方法的优势 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
6.3 本文创新点 |
参考文献 |
攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
附录 |
致谢 |
(5)离心铸造双金属复合管数值模拟与工艺优化(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 双金属复合管发展现状与生产工艺 |
1.3 离心铸造双金属复合管现状 |
1.3.1 离心铸造的特点 |
1.3.2 离心铸造双金属复合管的工艺过程 |
1.3.3 离心铸造双金属复合管现状 |
1.4 铸件充型过程数值模拟的发展现状 |
1.4.1 铸件充型过程数值模拟 |
1.4.2 离心铸造数值模拟发展现状 |
1.5 Flow-3D软件介绍 |
1.5.1 铸造模拟专用软件概况 |
1.5.2 Flow-3D软件简介 |
1.6 选题意义及主要研究内容 |
第二章 双金属复合管离心铸造工艺研究及物理模型 |
2.1 浇注材料的选取依据 |
2.2 物理模型与网格划分 |
2.2.1 物理模型 |
2.2.2 模型的网格划分 |
2.3 初始条件的研究 |
2.3.1 铸型旋转速度 |
2.3.2 浇铸温度 |
2.3.3 浇注速度 |
2.3.4 铸型的预热温度 |
2.3.5 涂料 |
2.4 边界条件及潜热的处理 |
2.4.1 边界条件 |
2.4.2 潜热 |
2.5 本章小结 |
第三章 基于Flow-3D的离心数值模拟 |
3.1 数学模型的建立 |
3.1.1 压力场的特点 |
3.1.2 基本控制方程 |
3.1.3 VOF(volume of fluid)方法 |
3.1.4 FAVOR方法 |
3.2 模拟方法的确定 |
3.3 操作流程简介 |
3.4 模拟方法的验证 |
3.4.1 流动场分析 |
3.4.2 温度场分析 |
3.4.3 浇注量与最薄厚度 |
3.4.4 铸型旋转速度的影响 |
3.5 本章小结 |
第四章 双金属复合管外层的模拟结果及工艺优化 |
4.1 模拟方案的确定 |
4.2 模拟结果讨论 |
4.3 最佳工艺组合下的模拟结果 |
4.4 本章小结 |
第五章 内层的浇注与模拟分析 |
5.1 复合管界面结合机理 |
5.2 浇注时间间隔的影响 |
5.2.1 计算外层金属的初始温度 |
5.2.2 通过模拟确定时间间隔 |
5.3 内层浇注温度的影响 |
5.4 本章小结 |
第六章 全文总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
(6)基于单相LBM模拟大平板反重力充型过程(论文提纲范文)
1 模型描述 |
1.1 LBM模型 |
1.2 单相自由表面模型 |
1.2.1 界面格子的质量交换 |
1.2.2 界面分布函数的重构 |
1.2.3 界面重构 |
1.2.4 权重系数再分配 |
1.2.5 外力项 |
1.3 浇道入口条件和边界条件 |
2 大平板反重力充填模拟结果与水力实验结论对比 |
2.1 大平板反重力充填验证算例及水力实验结论 |
2.2 对大平板单浇口反重力充型过程的计算验证 |
2.2.1 对比实验结论和数值模拟的流场特征 |
2.2.2 对比实验结论和数值模拟的充填形态 |
2.2.3 流场区域线速度的分布 |
2.2.4 自由表面高度差 |
2.3 对大平板双浇口反重力充型过程的计算分析 |
2.3.1 流体运动的特征 |
2.3.2 流场区域线速度的分布 |
2.4 对大平板单浇口带圆柱扰流的反重力充型问题的计算分析 |
2.4.1 流体运动的特征 |
2.4.2 流场区域线速度的分布 |
2.4.3 有无圆柱扰流条件下的自由表面高度差对比 |
3结论 |
(7)铸钢阀体消失模铸造工艺优化(论文提纲范文)
中文摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 消失模铸造概述 |
1.2.1 消失模铸造工艺过程 |
1.2.2 消失模铸造的特点 |
1.2.3 消失模铸造技术的应用范围 |
1.3 消失模铸造的发展 |
1.3.1 国外消失模铸造发展过程 |
1.3.2 国内消失模铸造发展状况 |
1.4 铸造数值模拟技术的研究现状 |
1.4.1 国内数值模拟研究情况 |
1.4.2 国内数值模拟研究情况 |
1.4.3 消失模铸造数值模拟发展 |
1.5 国内外主流模拟软件介绍 |
1.6 本课题研究的内容与技术路线 |
第二章 消失模铸造数值模拟方法 |
2.1 消失模铸造充型机理 |
2.2 消失模充型影响因素 |
2.2.1 泡沫模样的影响 |
2.2.2 真空度的影响 |
2.2.3 浇注温度的影响 |
2.2.4 涂层的影响 |
2.3 数学模型 |
2.3.1 充型过程数值模拟的数学模型 |
2.3.2 自由表面的流动及型壁边界条件 |
2.3.3 自由表面换热边界条件 |
2.3.4 压力边界条件 |
2.3.5 气隙压力方程 |
2.4 铸造数值模拟的常用方法 |
2.5 ProCAST简介 |
2.5.1 ProCAST分析模块 |
2.5.2 ProCAST分析能力 |
2.6 本章小结 |
第三章 铸钢阀体原工艺方案的数值模拟分析 |
3.1 阀体件特点及原工艺介绍 |
3.1.1 阀体件介绍 |
3.1.2 阀体件特点 |
3.1.3 初始工艺 |
3.1.4 初始工艺参数 |
3.2 原工艺铸造缺陷分析 |
3.3 原工艺模拟前处理 |
3.3.1 有限元网格的划分 |
3.3.2 相关参数的设定 |
3.4 原工艺充型凝固模拟分析 |
3.4.1 充型过程数值模拟及分析 |
3.4.2 凝固过程数值模拟分析 |
3.4.3 原工艺方案缩孔缩松数值模拟预测与实测结果对比 |
3.5 原工艺缺陷形成原因分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 铸钢阀体件工艺方案的优化 |
4.1 工艺分析及改进思路 |
4.2 浇注系统设计 |
4.2.1 浇口位置的确定 |
4.2.2 浇道尺寸设计 |
4.3 两种工艺方案对比分析 |
4.3.1 第一种工艺方案的充型凝固模拟 |
4.3.2 第二种工艺方案的充型凝固模拟 |
4.3.3 两种方案对比总结 |
4.4 工艺参数优化 |
4.4.1 试验参数的选择 |
4.4.2 模拟结果及分析 |
4.5 冒口的设计 |
4.6 本章小结 |
第五章 总结 |
5.1 总结 |
5.2 展望以及不足之处 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文目录 |
(8)缸盖用复合铸铁的制备工艺与组织性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 国内外高功率柴油发动机缸盖材料服役现状 |
1.2 高功率柴油发动机缸盖用铸铁材料的分类及组织性能 |
1.2.1 灰铸铁 |
1.2.2 球墨铸铁 |
1.2.3 蠕墨铸铁 |
1.3 铸铁凝固时影响石墨形核及长大的因素 |
1.3.1 元素含量对铸铁石墨形态的影响 |
1.3.2 铁液凝固速率对石墨形态的影响 |
1.4 双金属复合铸造工艺现状及发展 |
1.5 计算机铸造模拟软件在铸造过程中的应用 |
1.5.1 国内外铸造模拟软件的发展 |
1.5.2 目前国内外主流商用CAE铸造模拟软件 |
1.5.3 实验中所用计算模拟软件Anycasting各模块介绍 |
1.6 研究内容及技术路线 |
1.6.1 研究内容 |
1.6.2 技术路线 |
1.6.3 金属液充型及凝固过程计算机模拟方案流程 |
2 试验材料与方法 |
2.1 试验用材料成分 |
2.2 铸铁材料熔炼工艺 |
2.3 复合铸铁材料的制备方法 |
2.4 复合铸铁组织及性能检测方法 |
2.4.1 显微组织及化学成分检测 |
2.4.2 力学性能测试 |
2.4.3 导热系数测试 |
3 铸造涂料对铸铁表面改性研究 |
3.1 引言 |
3.2 FeS涂料制备灰/蠕复合铸铁工艺研究 |
3.2.1 FeS涂料配比工艺 |
3.2.2 铸型设计及导热试样取样 |
3.2.3 FeS加入量对灰/蠕复合铸铁表层灰铁层厚度的影响 |
3.2.4 FeS加入量对灰/蠕复合铸铁表层灰铁层显微组织的影响 |
3.2.5 灰/蠕复合铸铁表层灰铁层形成机理分析 |
3.2.6 灰/蠕复合铸铁导热性能测试结果 |
3.3 镁/稀土镁球化涂料制备球/蠕复合铸铁工艺研究 |
3.3.1 镁/稀土镁球化涂料配比工艺 |
3.3.2 单因素球化剂变量对球/蠕复合铸铁表层球化效果的影响 |
3.3.3 双因素球化剂变量对球/蠕复合铸铁表层球化效果的影响 |
3.4 本章小结 |
4 冷却速率对复合铸铁石墨形态的影响 |
4.1 引言 |
4.2 铸件在铜模水冷中的凝固过程模拟 |
4.2.1 水冷铜模模具设计 |
4.2.2 模具及浇注工艺的边界条件设定 |
4.2.3 铸件在水冷铜模中冷却过程模拟结果与分析 |
4.3 铸铁不同冷却速率对石墨形态的影响研究 |
4.3.1 试验装置设计 |
4.3.2 铸件凝固时的冷却曲线测量及铸件冷却速度计算 |
4.4 本章小结 |
5 双金属液-液浇注复合铸铁的工艺研究 |
5.1 引言 |
5.2 不同浇注系统对双金属液模拟冲型过程的影响 |
5.2.1 铸件尺寸设计 |
5.2.2 浇注系统设计 |
5.2.3 不同浇注系统的模型建立 |
5.2.4 不同浇注系统的模具生成 |
5.2.5 金属液充型模拟参数设定 |
5.2.6 金属液在不同浇注系统中冲型模拟结果 |
5.3 浇注工艺参数对双金属液模拟冲型过程的影响 |
5.3.1 铸型及浇注系统参数设定 |
5.3.2 模具参数设定 |
5.3.3 双金属液浇注速度及浇口参数设定 |
5.3.4 双金属液不同浇注速度的模拟结果 |
5.4 双金属液浇注复合铸铁的实际验证 |
5.4.1 材料成分检测方法选择 |
5.4.2 实际浇注铸件的组织性能 |
5.5 本章小结 |
6 结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及专利 |
致谢 |
(9)低压铸造技术:发展历程、研究现状和未来趋势(论文提纲范文)
0 引言 |
1 低压铸造技术的发展历程 |
2 低压铸造技术的研究进展 |
2.1 充型工艺研究现状 |
2.2 充型材料研究现状 |
3 展望 |
(10)大型数控镗铣床滑枕铸造过程数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 国内外研究现状与发展趋势 |
1.1.1 国内外铸造成型的发展现状与发展趋势 |
1.1.2 铸造过程模拟技术研究现状与发展趋势 |
1.2 本课题研究意义及目的 |
1.3 本课题主要研究内容及技术路线 |
第二章 铸造过程中的数理模型 |
2.1 液态金属充型过程的数学物理模型 |
2.1.1 液态金属流动的控制方程 |
2.1.2 液态金属流动过程求解的初始条件和边界条件 |
2.2 铸造凝固过程的数学物理模型 |
2.2.1 铸造凝固过程的传热形式及其温度场控制方程 |
2.2.2 铸造凝固过程温度场定解初始条件和边界条件 |
2.2.3 铸造凝固过程结晶潜热的处理 |
2.3 铸造过程热应力的数学物理模型 |
2.3.1 固液两相区流变学模型 |
2.3.2 固相区热弹塑性模型 |
2.4 流体-传热-应力耦合分析方法 |
2.5 本章小结 |
第三章 铸造过程有限元数值方法 |
3.1 温度场的有限元法 |
3.1.1 温度场的泛函表达式 |
3.1.2 温度场的有限元方程及其求解 |
3.2 热应力的有限元法计算 |
3.2.1 单元刚度矩阵与等效节点载荷 |
3.2.2 求解节点位移和热应力 |
3.3 本章小结 |
第四章 铸造过程流场、温度场有限元仿真分析 |
4.1 主要应用软件简介 |
4.1.1 Pro-E建模软件简介 |
4.1.2 Pro-CAST建模软件简介 |
4.2 铸造过程流场、温度场有限元仿真分析 |
4.2.1 建立三维模型 |
4.2.2 划分网格 |
4.2.3 前处理 |
4.2.4 运行解算 |
4.2.5 结果分析 |
4.3 本章小结 |
第五章 铸造过程铸件热应力限元仿真分析 |
5.1 构建热应力分析弹塑性模型 |
5.2 热应力模拟结果分析 |
5.3 本章小结 |
第六章 反雨淋式铸造工艺试验 |
6.1 改进后的工艺试验方案 |
6.2 试验操作 |
6.3 试验结果和分析 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
四、低压铸造充型动力学的高速摄影观察(论文参考文献)
- [1]A356铝合金薄壁复杂铸件铸造过程数值模拟及组织分析[D]. 李浩. 内蒙古工业大学, 2020(02)
- [2]离心条件下ZL101铝合金组织演变及导热性能模拟研究[D]. 孟嘉楠. 太原科技大学, 2020(03)
- [3]铝合金压铸充型流态动态演变过程研究[D]. 龚举波. 重庆大学, 2019(01)
- [4]基于LBM方法对大平板铸件反重力充型过程的研究[D]. 包羽冲. 河北工业大学, 2018(07)
- [5]离心铸造双金属复合管数值模拟与工艺优化[D]. 张勃. 武汉理工大学, 2018(07)
- [6]基于单相LBM模拟大平板反重力充型过程[J]. 包羽冲,刘林,骈松,张照,李日. 工程科学学报, 2018(01)
- [7]铸钢阀体消失模铸造工艺优化[D]. 李祥慧. 太原科技大学, 2017(01)
- [8]缸盖用复合铸铁的制备工艺与组织性能研究[D]. 张延京. 西安工业大学, 2016(02)
- [9]低压铸造技术:发展历程、研究现状和未来趋势[J]. 郑小秋,谢世坤,易荣喜,郭秀艳. 材料导报, 2016(07)
- [10]大型数控镗铣床滑枕铸造过程数值模拟研究[D]. 李岩. 昆明理工大学, 2015(04)