真空压铸流体动力学卷气行为及孔洞形貌分析

发布时间：2017-08-22 15:00

  本文关键词：真空压铸流体动力学卷气行为及孔洞形貌分析

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【摘要】：随着轻量化要求的不断提高,大型化、集成化与薄壁化是压铸件设计的必然趋势,这对压铸成型技术提出了更高的要求,高真空压铸技术是实现这一目标的最具潜力手段之一。但我国在高真空压铸理论和技术方面还面临诸多瓶颈性难题,对高真空压铸型腔流体的动力学行为缺乏深入了解,对压铸过程型腔卷气作用机理研究还缺乏统一的认识。本文以发动机缸体压铸件的数值模拟仿真结果和性能试验结果为基础,针对现有的真空压铸理论基础尚不充分,对压铸过程卷气机理没有深入的认识问题,进行真空压铸流体流动动力学行为的理论研究,取得以下成果:①在深入分析我国压铸技术应用现状的基础上,提出我国高真空压铸理论需要予以完善和丰富的内容;②对发动机曲轴箱缸体进行了传统压铸和真空压铸充型过程的仿真模拟,抽真空减少型腔中的气体但不会影响型腔中流体的充填流动模式;随着试样的密度的增大,试样的拉伸性能增大;③设计了压铸充型过程中压室、型腔、排气槽的CFD数值仿真实验,分析了压铸各区域的流动特点及流体作用规律;其中压室中流体容易形成翻卷波、型腔中易出现由于金属液体自身相互作用形成的涡流环和初级气泡、排气槽口易出现气体的扰动现象;④对压铸型腔卷气行为进行了深入分析,指出流体运动过程中形成的漩涡对卷气有重要影响,并分析了压铸过程中漩涡的形成、演变、破裂和扩散规律;⑤采用分形学原理对压铸件的孔洞进行了分形维数的计算,进而表征孔洞的形貌特征。
【关键词】：真空压铸 流体动力学 卷气 孔洞
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG249.2
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 1 绪言7-15
• 1.1 压力铸造成形技术7-8
• 1.2 真空压铸技术8-11
• 1.3 压铸过程流体流动行为研究现状11-13
• 1.3.1 压铸过程金属流体动力学行为研究11-12
• 1.3.2 压铸压射过程型腔金属流体压力研究12
• 1.3.3 压铸充型过程型腔气体压力对金属流体作用研究12-13
• 1.3.4 铝合金压铸件气孔产生机理13
• 1.4 本课题研究意义13-14
• 1.5 课题研究内容14-15
• 2 压铸过程中流体流动理论15-24
• 2.1 压铸过程涉及的无量纲数15-16
• 2.2 研究流体运动的两种方法16-17
• 2.3 压铸过程涉及的流体动力学运动方程17-19
• 2.4 边界条件19-21
• 2.4.1 内壁处的速度边界条件19-20
• 2.4.2 内壁处的热交换边界条件20
• 2.4.3 自由表面边界条件20-21
• 2.5 气体流动理论分析21-22
• 2.6 小结22-24
• 3 发动机缸体压铸件分析24-35
• 3.1 发动机缸体数值模拟分析25-29
• 3.1.1 模拟参数设置25-26
• 3.1.2 数值模拟结果分析26-29
• 3.2 发动机缸体压铸件对比分析29-34
• 3.2.1 微观组织分析29-30
• 3.2.3 性能测试对比分析30-34
• 3.3 小结34-35
• 4 压铸过程流体动力学行为数值仿真35-47
• 4.1 引言35
• 4.2 压铸慢速压射过程流体的流动35-38
• 4.3 压铸型腔充填过程流体的流动38-43
• 4.4 排气溢流系统中气体的流动43-46
• 4.5 小结46-47
• 5 气孔形成及形貌特征分析47-57
• 5.1 引言47
• 5.2 金属流体-金属流体流动行为分析47-53
• 5.2.1 金属流体-金属流体相互作用分析48-52
• 5.2.2 金属液卷气作用机理52-53
• 5.3 压铸件孔洞的形貌特征分析53-56
• 5.4 小结56-57
• 6 结论与展望57-59
• 6.1 结论57-58
• 6.2 展望58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-62

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本文编号：719771