消失模鑄造充型过程数值模拟.docVIP

基于计算机模拟的消失模铸造充填特性研究 张立强,2，卢远志1，张楚惠3，刘金水1,2（1.湖南大学汽车车身先进设计与制造国家重点实验室，湖南长沙，410082 2.湖南大学材料科学与工程学院，湖南长沙，4100823.湖南基特制造有限公司，湖南湘阴，410502） 摘要：通过计算机仿真软件对公司车身覆盖件修边冲孔模的消失模铸造充型过程进行数值模拟，研究消失模铸造的充填特性模拟结果表明：消失模铸造存在着与传统空腔铸造截然不同的充型过程ZHANG Li-qiang1,2, LU Yuan-zhi1, ZHANG Chu-hui3, LIU Jin-shui1,2 (1. State Key Laboratory of Advanced Design and Manufacturing for Vehicle Body (Hunan University), Changsha, 410082, Hunan, China; 2.School of Materials Science Engineering, Hunan University, Changsha, 410082, Hunan, China; 3.Hunan Jite Manufacturing Co., Ltd, Xiangyin, 410502, Hunan, China) Abstract: The filling process of EPC (Evaporated Pattern Casting) are simulated in this paper by using the computer simulation software to study the filling process of EPC. In order to study the filling characteristcs of EPC better, the comparation of the filling process of the traditional vacant casting have been also simulated at the same conditions. The simulation results show that the filling process of EPC is different entirely from the traditional vacant casting. The filling velocity becomes slow and varies periodically because of the existense of the foam in the EPC. Key words: EPC, numerical simulation, filling characteristics, filling velocity 1 引言 消失模铸造工艺由于其具有铸件尺寸精度高、机械加工余量少、生产适应性强等诸多优点, 被认为是一项很有发展前景的近净型加工技术，并被铸造界誉为“21 世纪的铸造新技术”。目前,我国消失模铸造技术日趋成熟, 研究单位和应用厂家越来越多[1]~[3]。 消失模铸造与其他铸造方法的显著差异在其充型过程的特殊性，金属液在充型过程中包含着复杂的物理化学现象,包括热量传输、充型流动、化学反应、冷却凝固等。这些现象耦合在一起，并相互影响,使得金属液的充型过程更加复杂，最终影响到铸件质量，同时，掌握消失模铸造型内液态金属的充填特性还关系到浇注系统的设计及充满或不充满等重要问题的确定[4]~[5]。 在实际生产过程中，由于铸件结构上的差异和具体生产条件的限制，同时铸造过程又是一个在完全封闭的型腔内完成的生产过程，因此很难通过观察或物理试验来研究消失模铸造的充填特性，而结合计算机模拟的消失模铸造过程研究是一种高效的分析方法，有助于揭示其充型过程的流动规律，发现充填中的不足，为改善铸造工艺设计，提高铸件质量提供一个可靠、快捷的分析手段[6]~[9]。基于此，本文作者结合某公司车身覆盖件修边冲孔模上模座铸件的实际生产，通过计算机仿真技术，对消失模铸造充型过程进行了数值模拟，并对比分析了消失模铸造和传统空腔铸造充型过程的差异，研究了消失模铸造的充填特性。 2 充填过程的计算机模拟 相片1是某公司车身覆盖件修边冲孔模上模座的实际消失模铸件，材料为HT300，重1.09吨。铸件尺寸为长1870mm，宽750mm，高350mm，主要壁厚35mm。铸件要求内部组织致密，表面3-5mm以下无裂纹、气孔、缩松等铸造缺陷。 本文根据实际生产的铸造工艺，对该铸件进行了数值模拟试验。计算机模拟包括三个基本步