铝合金压铸件充型凝固全过程的数值模拟

发布时间：2017-08-19 07:19

  本文关键词：铝合金压铸件充型凝固全过程的数值模拟

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【摘要】：铝合金压铸件在汽车、航空等领域应用非常广泛,压铸件的充型过程很复杂,在这个过程容易出现裹气、夹渣、冷隔等缺陷,为了避免这些缺陷的产生,在实际产生中人们往往凭借经验来避免缺陷,这种方法提高了产品的成本。因此通过对铸件充型过程及温度场的数值模拟来预测缺陷的产生及位置大小就显得很有意义,也是改造传统铸造行业的有效途径。本研究以计算流体力学和计算传热学作为理论基础,利用大型通用计算流体软件Fluent,对铸造充型过程的流场和温度场进行模拟分析。目的在于探求Fluent的求解器对铸件充型凝固过程进行数值模拟的可行性,为铸造模拟的研究提供借鉴,从而达到优化铸造工艺的目的。通过研究得出如下结论:1)排溢槽影响金属液在充型过程的平稳性,可以通过改变排溢槽的数量和位置来提高金属液的平稳性和排气效果。2)“T”形多浇道浇注系统在充型过程容易产生裹气和浇不足的缺陷,而扇形单浇道不仅在充型过程有很好的平稳性,还避免了这些缺陷的产生,这些对实际生产的模具设计提供了依据。3)在合理的浇注系统下,压射速度对铸件质量的影响很大,本论文在不同压射速度条件下进行了模拟实验的对比,确定了合理的压射速度为:0.5m/s。4)通过充型过程结束后的瞬态温度场作为凝固初始时刻的温度,设置边界条件,模拟得到凝固过程的温度场,打破了“瞬间充型,温度均匀”的假设。
【关键词】：铝合金 压铸 充型 浇注系统 数值模拟 优化设计
【学位授予单位】：沈阳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG292
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRCT6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 铝合金制造业的发展概况10
• 1.2 铝合金压力铸造技术10-14
• 1.2.1 国内外压铸技术研究现状的分析10-11
• 1.2.2 压力铸造的发展趋势11-12
• 1.2.3 压铸用铝材料的特性12-14
• 1.3 压铸过程的数值模拟技术概况14-15
• 1.4 选题的意义15-16
• 1.5 本文的主要研究内容16-17
• 第2章 压铸模拟技术的理论基础及数学模型17-30
• 2.1 压力铸造的原理和工艺过程17-19
• 2.2 金属液体流动理论基础19-21
• 2.3 压铸数值模拟理论及数学模型21-28
• 2.3.1 压铸数值模拟的原理21-22
• 2.3.2 压铸充型过程的数值模拟理论22-24
• 2.3.3 压铸充型过程的数学模型24-27
• 2.3.4 凝固数值模拟原理及数学模型27-28
• 2.4 CFD软件简介28-30
• 2.4.1 Fluent适用的范围28-29
• 2.4.2 Fluent计算的基本步骤29-30
• 第3章 压铸工艺方案选择30-38
• 3.1 试件简介30-31
• 3.2 分型面的选择31-32
• 3.3 浇注系统的设计32-35
• 3.3.1 内浇道的设计34-35
• 3.3.2 横浇道的设计35
• 3.3.3 直浇道的设计35
• 3.4 排溢系统的选定35-37
• 3.5 压铸过程工艺参数的确定37
• 本章小结37-38
• 第4章 铸件充型凝固过程的数值模拟及结果分析38-66
• 4.1 压铸系统方案的初步设计38-40
• 4.1.1“T”形多浇道浇注系统38-39
• 4.1.2 排溢系统的确定39-40
• 4.2 压铸模拟的前处理40-47
• 4.2.1 网格划分40-44
• 4.2.2 压铸模拟参数设置44-45
• 4.2.3 计算过程设置45-47
• 4.3 排溢.对充型过程的影响47-52
• 4.3.1 四排溢.充型过程数值模拟47-49
• 4.3.2 六排溢.充型过程数值模拟49-52
• 4.4 浇注系统的优化52-56
• 4.4.1 扇形单浇道浇注系统52
• 4.4.2 充型过程模拟分析52-56
• 4.5 充型过程温度场的数值模拟56-58
• 4.6 压射速度对充型过程的影响58-62
• 4.7 凝固过程数值模拟62-65
• 4.7.1 凝固过程的初始条件和边界条件62
• 4.7.2 凝固过程温度场数值模拟62-65
• 本章小结65-66
• 第5章 结论66-67
• 参考文献67-70
• 在学期间研究成果70-71
• 致谢71-72

【共引文献】

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本文编号：699386