收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

消失模铸造泡沫珠粒充填过程数值模拟

姜俊侠  
【摘要】: 干砂负压消失模铸造技术(简称LFC)是新一代的精确铸造成型技术,被誉为“代表21世纪的铸造新技术”。泡沫模样是消失模铸造成败关键,而泡沫珠粒的充填是获得优质泡沫模样的关键工序之一。泡沫珠粒在模具中充填不均或不密实会使模样出现残缺不全或融合不充分等缺陷,影响产品的表面质量。利用计算机对泡沫珠粒射料充填过程的流动场进行数值模拟,定量地模拟射料过程的影响因素,有利于优化射料工艺、提高效率和减少废品,具有重要的理论及应用价值。 本文基于分子动力学模拟,建立模拟离散颗粒流动的离散单元模型(DEM)。采用硬球模型处理高浓度颗粒相中离散颗粒间的碰撞过程,并提出搜索颗粒碰撞事件的优化技术,以减少计算机计算颗粒间碰撞事件的工作量,为数值模拟奠定了坚实的理论基础。开发了基于DEM硬球模型的消失模射料充填过程数值模拟通用程序,预报模具型腔内泡沫珠粒的运动规律及特性。 采用可视化实验研究三维模具型腔内泡沫珠粒充填规律,将可视化实验的结果与DEM模拟结果对比,验证模型物理概念的合理性和计算方法的正确性,考察泡沫珠粒的受力情况,进而讨论充填运动机理。模拟结果中的泡沫珠粒的流动趋势与实验结果基本上是一致的,证明使用该数学模型对射料充填过程进行数值模拟是一种行之有效的方法。利用现有商业化软件Arena-flow模拟的结果与自行开发的仿真系统模拟的结果进行对比验证,发现在两把料枪射料充填情况下,两种模拟结果非常接近,更进一步证实本研究具有较好的可信度。 泡沫模样的质量除与发泡模具、发泡成型工艺有关外,射料工艺也是影响模样质量的关键因素。射料是成型的基础,不同结构的模具必须选用合适的射料工艺。射料工艺不合理会导致模具型腔内珠粒不紧实,使泡沫模样上产生收缩和变形的缺陷。因此用数值模拟方法代替传统试错法的实验手段优化射料工艺可大大提高效率,节约成本。影响射料充填的主要因素有:射料口的位置、排气塞数量和位置、射料压力、原始珠粒的选择等。本文根据DEM模型对不同工艺条件下的射料充填过程进行数值模拟,为实际生产中工艺参数的确定提供可靠依据。 发动机缸体作为发动机中最重要的部件之一,其尺寸较大、结构复杂、壁厚较薄又很不均匀(最薄处仅为3~5mm),同时其工艺范围狭窄,影响因素众多,是典型难以成型的复杂铸件。消失模铸造的特点决定了它比较适合于缸体铸件生产,其工艺为分片制取泡沫模样,模样粘合成箱体零件再进行铸造。合理的分片是获得优质铸件的关键。本研究采用水平分型与竖直分型相结合工艺,既保证了曲轴箱的原始结构设计不变又减轻了零部件的重量。分片模具制取泡沫模样过程中,泡沫珠粒在模具薄壁区中易出现充填不满、不均或不紧实会使模样出现残缺不全或融合不充分等缺陷,进而影响产品的表面质量。本文运用影响射料充填的因素及工艺参数优化的模拟分析结果,对实际生产中的工艺方案进行改进,优化后的工艺方案在复杂模具薄壁区和模具的边角处,特别是有肋板,或加强筋的地方,充填效果良好,在实际生产中得到了合格的泡沫模样,大大减少了传统工艺的试模次数。对消失模铸造中模样的生产具有重要的指导意义。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 陈尧剑,黄天佑,张嘉,胡永沂,康进武;消失模珠粒射料充填过程的数值模拟[J];清华大学学报(自然科学版);2005年08期
2 匡利华;李永堂;付建华;;衬板铸件消失模充型过程的数值模拟[J];太原科技大学学报;2010年04期
3 袁子洲,仇珊,匡毅;消失模铸造充型过程数值模拟[J];特种铸造及有色合金;2005年02期
4 刘毅;蒋仲安;蔡卫;周凤增;郭达;刘保东;;综采工作面粉尘浓度分布的现场实测与数值模拟[J];煤炭科学技术;2006年04期
5 张立强;卢远志;张楚惠;刘金水;;基于计算机模拟的消失模铸造充型特性[J];特种铸造及有色合金;2008年02期
6 李进锋;吴德飞;何细藕;;利用CFX软件模拟计算旋风分离器内流场[J];石油化工设备技术;2010年05期
7 赵振保;翟慧兵;王凤;;综放工作面粉尘运动的数值模拟及试验研究[J];北京理工大学学报;2008年12期
8 毛娅;陈作炳;陈定方;卢海波;;强化悬浮式分解炉内热态、冷态流场比较研究[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2007年04期
9 管锋;周传喜;陈君若;;高温管式膨胀系统的计算机模拟[J];机械;2006年02期
10 常庆明;陈长军;熊九郎;黄乃瑜;;模样密度对消失模铸造充型模式影响的模拟计算[J];特种铸造及有色合金;2008年03期
11 张安峰;周志敏;李涤尘;卢秉恒;;同轴送粉喷嘴气固两相流流场的数值模拟[J];西安交通大学学报;2008年09期
12 王狂飞;王有超;莫亚林;;转盘类铸件消失模铸造工艺设计及优化[J];热加工工艺;2011年09期
13 陈作炳;卢海波;彭建新;豆海建;施连章;黄继全;;强化悬浮式分解炉内气固两相流场的数值模拟[J];硅酸盐学报;2006年01期
14 牛伟;蒋仲安;刘毅;;综采工作面粉尘运动规律数值模拟及应用[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2010年03期
15 王建伟;姚春燕;彭伟;;金刚石线锯制造中气固两相流的数值模拟[J];轻工机械;2011年03期
16 刘毅;蒋仲安;蔡卫;周凤增;郭达;刘宝东;;综采工作面粉尘运动规律的数值模拟[J];北京科技大学学报;2007年04期
17 管锋;周传喜;陈君若;;热、气、固耦合流动数值模拟在管式膨胀系统中的研究[J];起重运输机械;2006年03期
18 蒲舸;张力;辛明道;;CFBC旋风分离器气固两相流数值模拟与优化[J];工程热物理学报;2006年02期
19 李艳强;吴超;易斌;黄小梅;;受限空间内粉尘流动的浓度分布模型及其数值模拟[J];中国安全科学学报;2007年10期
20 陈作炳;李波;豆海建;史红霞;;基于fluent的旋风预热器模型热态性能数值分析[J];水泥工程;2008年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 冯革宇;冯国会;张雪研;李旭林;胜兴;;吊炕炕洞内气固两相流数值模拟研究[A];全国暖通空调制冷2010年学术年会资料集[C];2010年
2 李锋军;解明国;余雷;沈厚友;柳百成;;铸铁件消失模铸造过程的数值模拟[A];2002年材料科学与工程新进展(下)——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年
3 林祥;尹宝树;杨德周;;波浪在波流相互作用中对底应力及流速的影响研究[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
4 陈可锋;季小强;李鑫;;海平面上升对江苏沿海潮波影响研究[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
5 杨欣;程文;川端信义;;公路隧道火灾热气流运动规律的研究[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第四卷)[C];2009年
6 裴文兵;;激光驱动惯性约束聚变数值模拟研究进展及其相关的原子物理过程[A];第十五届全国原子与分子物理学术会议论文摘要集[C];2009年
7 张东明;;不可压混合层中一种增强混合的新方法[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
8 金晓林;;电子回旋共振放电的数值模拟[A];第十三届全国等离子体科学技术会议论文集[C];2007年
9 张晓晴;黄小清;汤立群;;泡沫铝填充圆管三点弯曲性能研究[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
10 陈勇梅;黄西成;;流体动力学帽状剪切实验数值模拟[A];第七届全国MTS材料试验学术会议论文集(二)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姜俊侠;消失模铸造泡沫珠粒充填过程数值模拟[D];华中科技大学;2008年
2 孙喜新;济阳坳陷馆陶组构造特征及成藏模式研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2005年
3 严春吉;液体射流分裂雾化机理及内燃机缸内工作过程的模拟[D];大连海事大学;2005年
4 史云清;含水汽凝析气藏开发动态分析方法研究[D];西南石油学院;2005年
5 张勇;调剖优化决策与效果预测技术研究[D];西南石油学院;2005年
6 陈喜阳;水电机组状态检修中若干关键技术研究[D];华中科技大学;2005年
7 何志伟;复合期权与路径相关期权定价理论模型、数值模拟及应用研究[D];华中科技大学;2005年
8 凌继红;手术室空气净化效果的研究[D];天津大学;2005年
9 曹雄;高能传爆药装药结构研究及起爆过程数值模拟[D];中北大学;2005年
10 郭永红;超细粉再燃低NO_x燃烧技术的数值模拟与实验研究[D];华北电力大学(北京);2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姜俊侠;发泡模具射料充填过程的数值模拟[D];华中科技大学;2005年
2 王志强;新型锤片式饲料粉碎机物料分离特性研究[D];内蒙古农业大学;2009年
3 范明秀;电厂锅炉煤粉浓度测量方法研究[D];山东大学;2006年
4 曹晴云;CFB锅炉旋风分离器内气固两相流动的数值模拟[D];中国石油大学;2008年
5 汪林;旋风分离器气固两相流数值模拟及性能分析[D];哈尔滨工业大学;2007年
6 刘任峰;固体火箭发动机内气固两相等温流动特性的数值分析[D];哈尔滨工业大学;2006年
7 刘张鹏;气固两相流阻力式浓度测量方法研究[D];山东大学;2008年
8 高聪;喷动床内气固两相流的数值模拟[D];河北工业大学;2008年
9 丁琴;基于Euler-Lagrange的发泡成型射料过程的数值模拟[D];华中科技大学;2006年
10 林秀军;四墙切圆煤粉燃烧室内湍流气固两相流动与燃烧数值模拟的研究[D];西安建筑科技大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 胡灏;模样其实与职业无关[N];芜湖日报;2011年
2 蒋瑜 晓语;农夹区和城郊村环境变模样[N];宜兴日报;2010年
3 本报记者 徐榕蔚;河东乔家:“垃圾河”变了模样[N];威海日报;2011年
4 本报记者 王德江;可克达拉改变了模样[N];兵团日报(汉);2011年
5 唐大山;同一片土地不同的模样[N];西藏日报(汉);2011年
6 通讯员 朱江 冯明农;风能项目组研讨数值模拟产品共享[N];中国气象报;2010年
7 许琦敏;30年后核电站啥模样[N];中国能源报;2011年
8 山志、奎双、守兵;枣强城天天都在改变着模样[N];衡水日报;2010年
9 本报记者 单传洪;“神秘”铸造技术 “反攻”欧美市场[N];安徽经济报;2011年
10 记者 盛楠;两湟37个村庄将大变模样[N];西宁晚报;2011年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978