郭庆[1]2002年在《铸件凝固过程的温度场模拟及缩孔、变形和热裂缺陷预测》文中研究表明本文概述了铸件凝固过程数值模拟与应用的研究进展，介绍了温度场有限单元法数值模拟的模型，提出了目前凝固过程数值模拟的基本内容和需要解决的问题。作者以铸件凝固过程温度场变化为研究对象，根据有限单元法，综合考虑了边界条件、凝固潜热处理等方面，选取了与实际情况相符的数学模型，模拟铸件温度场。基于温度场结果，依据温度曲线法、温度梯度法对铸件的缩孔进行预测，并结合温度—应力耦合对铸件的热变形、热裂进行了预测。本文是在大型CAD和CAE软件平台上，建立起来的铸件凝固过程温度场数值模拟及缩孔、变形和热裂缺陷预测的CAX技术。进而利用该项技术对板锤铸件进行模拟及缺陷预测与铸造工艺优化设计。研究结果表明：实际生产结果与模拟情况完全吻合，铸件凝固过程温度场数值模拟及缩孔、变形和热裂缺陷预测的CAX技术可以指导实际生产。
赵维民, 李海鹏, 胡爱文, 郭庆[2]2003年在《铸件凝固过程的温度场模拟及缩孔、变形和热裂缺陷的预测》文中指出本文以板锤铸件凝固过程温度场变化为研究对象,通过有限单元法,对铸件温度场进行模拟。基于模拟结果,采用温度曲线法和温度梯度法对铸件的缩孔进行预测,并结合温度-应力偶合对铸件的热变形和热裂缺陷进行预测。研究结果表明:对缺陷的预测情况与该产品实际生产结果完全相符,所以该数值模拟CAX技术在实际生产中完全可行。
侯君[3]2005年在《大高径比ZA27合金铸件挤压铸造过程数值模拟》文中研究说明挤压铸造又称液态模锻,是一种介于铸造和锻造之间的成形工艺,兼有铸造和锻造的优点。挤压铸造的特点是金属在压力下充型和凝固,因而挤压铸件的晶粒细小、组织致密、具有很低的缩孔和缩松倾向,可以达到与锻件媲美的力学性能;铸件与模具表面接触紧密因而表面质量好、精度高、机械加工余量小。高铝锌基合金具有优良的力学性能、耐摩性能、机加工性能、以及密度小、熔点低、原材料来源丰富和成本低等优点。但是高铝锌基合金具有结晶温度范围宽,锌铝密度差异大等特点,在通常的铸造条件下易出现缩松、偏析等缺陷,导致力学性能特别是塑性和韧性降低,从而限制了其应用。锌铝合金挤压铸造结合了挤压铸造和锌铝合金的优点,在当今对铸件质量要求越来越高的形势下,具有广阔的发展前景。但是,到目前为止,国内外的研究工作集中在高径比小于3.0的铸件上,为了扩大挤压铸造的适用范围,对大高径比挤压铸件的研究就显得尤为重要。 本文利用大型有限元模拟软件ANSYS对大高径比柱形挤压铸件的温度场和应力场进行了数值模拟。在温度场的模拟过程中,把整个过程分为自由凝固和冲头加压凝固两个阶段。在对结晶潜热处理的过程中,充分考虑了ZA27合金宽结晶温度范围特点,采用热焓法处理。在挤压铸造过程中,挤压变形时的变形速率对铸件的应力场影响较小,而对挤压铸件应力分布起决定作用的是外层已凝固高温金属和模具之间的摩擦力和高温固相金属的力学性能。因此,综合考虑挤压铸造应力场模拟的特点,本文采用弹塑性力学模型对挤压铸件进行了应力场热力耦合模拟,将不同时刻铸件的温度场作为载荷施加到应力场的模拟过程中,模拟大高径比挤压铸件内部比压的分布。同时通过改变铸件与模具之间的摩擦系数、高径比等工艺参数对大高径比挤压铸件的压力损失规律进行了讨论与分析,对扩大挤压铸造的应用范围和大高径比挤压铸件的实际生产具有一定的指导作用。最后,以高脚杯形挤压铸件作为大高径比挤压铸件的实例,对其挤压铸造过程中的温度场和应力场进行了模拟和分析。
李璇[4]2009年在《半连续铸造过程中温度场的计算机模拟及其在凝固组织预报中的应用研究》文中认为铸造是材料制备与成形的关键环节,以实验研究为基础的新型材料的制备研发需要耗费大量的人力、物力和财力。随着计算机技术的发展,以计算机数值模拟为核心的数字化铸造已在铸件成形领域得到广泛的应用,通过对凝固过程温度场、应力场、微观组织等的数值模拟研究,实现了对铸造过程中的各种质量问题进行分析、优化及产品组织性能的预报和控制,有效的节省了资源。本文以Mg-Al合金为研究对象,针对半连续铸造过程的特点,建立了铸造过程中的温度场模型,使用有限容积法对其进行数值求解,进而通过改变浇注温度、铸造速度和冷却强度等不同的工艺参数,分析了其对温度场分布的影响。通过对浇注温度882K、铸造速度1.0mm/s、冷却水强度1000W/(m2·K)条件下的模拟可以看到：铸锭中心的温度下降最慢,随着向边部靠近,温降越来越快。铸锭不同横截面上,距离入口越远处的横截面上,温度下降速度越快。提高浇注温度至927K或增大铸造速度至2.0mm/s后,同一横截面相同的位置上温度升高,且对铸锭心部温降的影响大于边部,从而使得温度场分布不均匀,液穴加深；增大冷却水强度,铸锭内部与边部的温降速度升高,在同一横截面相同的位置上温度就相对较低,其中边部受到的影响更大。当冷却水强度从1000W/(m2·K)继续增大到1500W/(m2·K)时,其对温度场的影响减弱。铸造过程温度场直接影响着铸件的凝固组织,本文将温度场模拟结果应用于凝固组织预报,采用元胞自动机方法,对不同工艺条件下的凝固微观组织进行了模拟。铸造速度与冷却强度相同的情况下,在液相线之上较低的882K浇注时,铸件心部和边部组织差别较小,晶粒圆整性好；浇注温度与冷却水强度相同的情况下,铸造速度为1.0mm/s时,晶粒比较细小,心部与边部的晶粒尺寸差别也较小,当速度提高至2.0mm/s时,边部和心部组织中晶粒尺寸相差较大,晶粒圆整性也显着下降。浇注温度与铸造速度相同的情况下,冷却水强度从500W/(m2·K)提高至1200W/(m2·K)时,铸锭组织有明显的改善,继续提高至1500W/(m2·K)时,冷却水作用对温度场的改变不明显,铸锭组织变化不大。研究得出,Mg-9.0wt%Al合金在浇注温度882K、铸造速度1.0mm/s、冷却水强度1200W/(m2·K)的条件下获得的组织较好。本文研究表明：温度场是确定工艺参数和预测凝固组织的基础。准确模拟温度场对通过改变工艺参数来改善凝固微观组织,进而改善铸件质量有重要的意义。
参考文献：
[1]. 铸件凝固过程的温度场模拟及缩孔、变形和热裂缺陷预测[D]. 郭庆. 河北工业大学. 2002
[2]. 铸件凝固过程的温度场模拟及缩孔、变形和热裂缺陷的预测[J]. 赵维民, 李海鹏, 胡爱文, 郭庆. 中国铸造装备与技术. 2003
[3]. 大高径比ZA27合金铸件挤压铸造过程数值模拟[D]. 侯君. 沈阳工业大学. 2005
[4]. 半连续铸造过程中温度场的计算机模拟及其在凝固组织预报中的应用研究[D]. 李璇. 东北大学. 2009
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