低压铸造升液管优化的水模拟.pdfVIP

维普资讯 压力铸造 种铸造及有色合金 2005年第 25卷第9期 低压铸造升液管优化的水模拟 刘泓波 杨 波 张 虎 (北京航空航天大学) 摘 要 用水模拟低压铸造中的合金液，研究了升液速度 、升液管结构尺寸对充型流动形态的影响。结果表明，型腔有效 截面积 s一定时，升液管内径 ，J较大有利于低压铸造实现快速平稳充型。当 D 5．0cm时，升液管内截面积 Sl与升液管 出口截面积 S比值应小于 1．6；型腔有效截面积 s与升液管出口截面积 S比值对充型流动形态的影响比升液管结构的影 响显著，S：s应小于40。当 D 5．0cm时，s：s2应小于3，升液管结构的影响变得重要，可采用适当锥度的锥形口来优化 升液管的结构。一般 S：S2应小于 25。 关键词 低压铸造；升液管；水模拟；流动形态 中图分类号 TB311；TG249．2 文献标志码 A 文章编号 1001—2249(2005)09—0546—04 低压铸造过程 中，合理设计升液管的结构尺寸，不 1．1．3 流体临界速度与雷诺数 仅可以满足快速平稳充型的要求，也可满足合金液凝固 合金液在升液管 内流动应为层流态，流速与雷诺数 传热、除气、滤渣等要求l1．2J。但在实际生产 中无法直 满足下式 ： 接观察金属液在升液管及型腔内的流动状态，给设计带 ： (4) 来不便。本课题用便于观察控制的水流体模拟合金液， 叩 研究了低压铸造时的升液充型过程 ，为合理设计升液 式中， 为无因次雷诺数；D，为升液管内径，cm；为 管、确定相关工艺参数提供理论依据。 升液速度，em／s；r／为流体的动力粘性系数 (cm·s)，水 的 叩值约为 9．8×10I3 (cm·s)。 1 理论基础与试验方法 从流体力学可知，下临界 成 为2300，但上临界 远大于 2300，在工业生产 中，某些合金液 可达 1．1 理论基础 21000[33 。 1．1．1 充型压力计算 1．2 试验方法 考虑到充型过程中的各种阻力 ，实际充型压力应大 为便于表述，用统一符号表示各参量，D，为升液管 于理论值，即有关系式： 内径、D2为升液管出El直径、D3为升液管最小截面处的 P ： 7 (1) 直径、Sl为升液管内截面积、S为升液管出El截面积、S 式中， 为阻力系数 ，生产中可实测 ，一般取 1．0～1．5， 为升液管最小截面积、S为型腔有效截面积。 本试验实测结果为 1．1；P、p、g、h分别表示充型压力、