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基于ObjectARX技术的铸件凝固进程数值模拟和凝固条件对凝固组织的影响

马鑫  
【摘要】:采用铸造工艺凝固进程数值模拟的方法,进行铸造工艺的优化设计,是现代热加工过程通常采用的方法。而铸造凝固进程数值模拟的目的是为了通过数值计算,在计算机上动态的显示铸件的凝固过程,从而分析凝固过程可能产生缺陷的原因,并在此基础上优化铸造工艺,改变铸件的凝固条件,从而获得优质的铸件。可见,铸件在不同的凝固条件下凝固,具有不同的凝固组织。因此,研究凝固条件对凝固组织的影响,对于优化铸造工艺、获得优质铸件具有重要意义。而凝固进程数值模拟则是分析的基础。 本文使用AutoCAD二次开发—ObjectARX技术编制的铸件凝固进程数值模拟程序,在AutoCAD环境下集工艺设计和模拟计算于一体,并且对实体进行表面网格细化,增强了视觉效果。此程序作为AutoCAD的动态链接库,在AutoCAD环境下加载和运行,不仅其界面具有AutoCAD风格,容易被接受;而且集工艺设计和模拟计算于一体,避免了AutoCAD和其他计算软件的切换,提高工作效率;还可直接调用AutoCAD的功能,减少编程工作量。 在铜型、45钢型、石墨型、铬钢型和砂型五种铸型条件下制作4.5%的Al-Cu合金试样,得到不同的凝固组织。并在温度场数值模拟的基础上,分析凝固条件中温度梯度对凝固组织的影响。结果发现,在45钢型、石墨型、铬钢型铸型条件下制备的试样,在凝固组织中存在CET(Columnar to Equiaxed Transition,柱状晶向等轴晶转变)转变,在CET位置处,在固相率为0.4-0.8范围内,温度梯度随固相率呈线性变化,而且温度梯度对固相率的斜率与CET位置成线性关系,并且可以根据此关系预测铸件凝固组织中CET转变位置。


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