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不同铸件的形状、大小和铸造与凝固计量显微镜




来源:yiyi
时间:2016-6-4 2:18:50

不同铸件的形状、大小和铸造与凝固计量显微镜


金属液在中心浇道和型腔中的流动是铸造过程的关键环节,不仅
因为它是铸造与凝固过程的开始,更在于此环节决定了铸件的较终质
量。合理的浇铸系统设计,可以实现:

    (1)避免在中心浇道内吸入气体。
    (2)降低金属液的分流、紊流以避免二次氧化。
    (3)在浇铸系统内集渣。
    (4)在多个横浇道和内浇道情况下实现液流的均匀分配。
    (5)降低金属液对铸型壁的冲刷与侵蚀。
    (6)流动和填充模式更有利于顺序凝固。

    可见,对充型阶段的流动进行深入研究,不仅有助于更好地进行浇
铸系统设计,还为系统的传热过程分析提供了重要依据,以获得较佳的
浇铸温度、填充顺序和温度分布规律。一直以来,研究者对铸造传热过
程的分析十分重视,但对流动过程却往往忽略,并非此过程不重要,而
是过于复杂。流动过程的复杂性主要表现为以下几个方面:

    (1)不同铸件的形状、大小和重量是不同的,所采用的浇铸系统也
存在差异,金属液在其中的流动状况也就不同。一般认为,金属液的流
动属于管内流动与明渠流动共存的黏性流,而流股的状态为紊流。对
于流动过程中的管道阻力与压头损失,情况也十分复杂。
    (2)金属液流动过程中,其温度的变化与铸型之间的物理、化学作
用很难定性或定量描述。
    (3)金属液的流动范围不断扩展且难以界定,需通过计算来确定
其位置、自由表面及速度场和压力场。   
    正是由于流动过程的复杂性,大部分进行浇铸系统辅助设计的计
算机程序均未考虑流动过程。为深入了解和定量描述金属液的充型过
程,除时间外,铸件不同部位的液流速度,各种强制或自然对流,温度分
  布等均应予以考虑。
      铸造过程数值模拟是一个多学科交叉的研究领域,主要模
拟对象包括流场、温度场和浓度场。近些年,对于铸件缺陷(缩孔
、缩松、热节、应力)以及微观组织的预测和模拟也得到了一定的
发展。流场和温度场模拟包括求解域的网格划分、自由表面的处理
、速度和压力的求解以及对铸造缺陷形成的影响等几个方面的内容

      离心力场下金属液的充型过程与重力浇铸相比,又存在较
大的差别,进而导致铸件内部缺陷的产生机理和存在形式都具有其
特殊性。因此,了解离心力作用下金属液的充型过程,对于理解铸
件内部缺陷的形成机理,判断缺陷的易发生位置和总结缺陷形成的
影响因素及制定相应的解决方案,都具有重要的指导意义。
     水平放置的管流流动,建立了离心力场下金属液充型过程
的解析模型,计算了充型过程中金属液横截面面积和倾角等关键参
量的变化规律,并对金属液在充型过程中的流态进行了分析;总结
了离心力场下金属液的填充规律。此外,在上述结果基础上,归纳
了填充初速度、型腔人口段长度,型腔尺寸和转台转速等参数对充
型过程的影响。

 

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