压铸过程的数值模拟VIP专享

压铸过程的数值模拟 1 压铸过程的数值模拟 1.引言 在当今无余量制造技术飞快发展的情况下，压铸件的应用范围也越来越大，同样压铸模的设计也越来越复杂，任务也越来越重。在压铸的生产过程中，半固态或者液态的高温金属在高压作用下快速充型，并在高压下快速凝固。在凝固的过程中，特别容易产生缩孔、卷气、浇不足、冷隔等铸造缺陷，同时也很容易对模具造成冲蚀，从而大大减少了模具的使用寿命。因此，对充填过程中一些流动和换热的规律进行研究，从而设计出合理的压铸型、压铸件结构和浇注系统，选择合适的压铸工艺参数，最终减少压铸件缺陷，实现压铸工艺的最优化。这样既提高了压铸件的质量和压铸的生产率，又降低了压铸件废品率，同时也增加了模具的使用寿命。随着计算机模拟技术的日趋成熟，上述都已变成可能。 2 .国内外压铸工艺的研究现状 铸件凝固计算机数值模拟技术始于 2 0 世纪 6 0 年代。目前在国际上，对压铸过程的计算机数值模拟研究，主要可以分为以下三个部分：模具和压铸件的温度场模拟，型腔充填过程中的温度场、流场模拟，模具和压铸件的力学场模拟。就现在情况而言，模具和压铸件的温度场模拟技术已经趋于成熟，而型腔充填过程是当前压铸数值模拟的热门和难点。 在国外，2 0 世纪 6 0 年代，在美国铸造协会的资助下，美国哥伦压铸过程的数值模拟 2 比亚大学的Pehlke教授首次用大型计算机对凝固模式、浇铸系统设计、浇包中的热损失、铸型中热流流动等方面进行了研究。1962 年，丹麦的学者 Forsund 第一次使用有限差分法对凝固过程进行传热计算。20世纪 60 年代中期，美国开始进行铸件温度场的数值模拟研究。1965年，美国通用电气公司的 Henzel 和 Keverian 对重达 9 t 的大型钢件汽轮机内缸应用了瞬态传热通用程序，进行了数值模拟，计算温度场与实际测得地温度场基本吻合。1970 年，美国密歇根大学的 Marrone 等人应用交替方向隐式差分法（IADM）和显示差分法模拟了低碳钢“T”形和“L”形试样的凝固过程。在日本，大阪大学的大中逸雄在研究中提出了直接差分法，直接差分法的计算时间是传统计算方法的 2~3倍。1990 年，日本东北大学的安斋浩一等人成功地应用准三维流动解析方法对压铸平板件的充型过程进行了数值模拟。台湾国立成功大学的黄文星采用 SOLA—VOF 法对压铸充型三维流场进行了模拟，并预测其缺陷。韩国 HONG Jun-Ho 等分别利用 SOLA-PLIC-VOF 法和SOLA-VOF 法进行了...