PROCAST的低合金履帶板澆注工藝數(shù)值模擬

鋼結硬質(zhì)合金在履帶板墊圈沖孔模上的應用４７１０３９洛陽市宏建模具及機械設計研究所周海波鋼結硬質(zhì)合金的研制和發(fā)展在國內(nèi)經(jīng)歷了較長時間，到目前為止它的應用仍沒能得到推廣。其主要原因有兩個方面：首先是由于這種材料毛坯價格高，而人們又常常只考慮初始費用而忽視...

在非線性顯示動力分析有限元程序ls-dyna中,采用lagrange算法,靶板材料選擇適合金屬侵徹問題的johnson-cook模型和gruneisen狀態(tài)方程,建立了穿甲彈侵徹2519a—t87鋁合金靶板的四分之一有限元模型。通過穿甲彈侵徹靶板的模擬結果,分析靶板在穿甲過程中的溫度和剪切應力的分布及變化規(guī)律,為揭示鋁合金的絕熱剪切帶的形成機理提供依據(jù)。

針對鋁合金摩托車發(fā)動機支架在壓鑄生產(chǎn)中充型不合理導致模具局部溫度過熱以及鑄件充型遠端容易出現(xiàn)冷隔缺陷等問題,運用數(shù)值模擬方法對壓鑄工藝過程進行分析,發(fā)現(xiàn)內(nèi)澆道結構不合理是導致以上問題的主要原因。據(jù)此,對內(nèi)澆道的設計進行了優(yōu)化,同時改進了模具結構。實際生產(chǎn)表明,改進后的內(nèi)澆道形成了較理想的流態(tài),使模具溫度分布均勻,同時消除了鑄件充型遠端的冷隔缺陷。

對鋁合金汽車變速箱殼體零件的結構進行了工藝分析,確定了澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)。采用procast對壓鑄過程進行了數(shù)值模擬。通過模擬壓鑄填充凝固順序、溫度場等,確定了合理的澆注系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)的設計方案。根據(jù)設計方案,設計制造了可行的壓鑄模具,制定了合理的壓鑄工藝。生產(chǎn)驗證表明,鑄件成形效果理想。對鑄件進行機械加工后,產(chǎn)品未出現(xiàn)超標氣孔、縮孔、夾渣等缺陷,產(chǎn)品模具設計和壓鑄工藝達到預期效果。

利用數(shù)值模擬對某鋁合金艙體的差壓鑄造過程進行了分析。結果表明,采用傳統(tǒng)的垂直縫隙式澆注系統(tǒng)無法實現(xiàn)平穩(wěn)的逐層充填,充型過程中金屬液飛濺和液面翻滾現(xiàn)象嚴重?；谀M結果和理論分析,改進了原設計的澆注和補縮系統(tǒng)結構。通過采用環(huán)形縫隙式澆注系統(tǒng)有效改善了充型狀態(tài),在增加工藝筋尺寸的同時配合使用冷鐵與頂冒口,獲得了較為合理的凝固順序,縮短了凝固保壓時間,提高了生產(chǎn)效率。

建立了7055鋁合金半連續(xù)鑄造過程的數(shù)學模型,采用了有限元模擬軟件procast對鑄造過程進行模擬,模擬過程還采用了procast模擬連鑄的mile算法.通過在結晶器下方設置區(qū)域冷卻裝置刮水板,使半連續(xù)鑄造的二次冷卻水在擋水板位置被阻擋和分流,實現(xiàn)區(qū)域冷卻效果,保證鑄造過程中刮水板下方鑄坯自然空冷,鑄錠利用自身余溫"低溫回火",有效降低了鑄造內(nèi)應力,抑制了鑄坯開裂.仿真了刮水板不同位置的溫度場與應力場的變化情況,模擬結果顯示,適當減小區(qū)域冷卻范圍,可有效減小表面裂紋和中心裂紋產(chǎn)生的傾向性.

通過應用多種軟件交換和數(shù)據(jù)接口技術,設計了正交實驗以完成壓鑄過程數(shù)值模擬。結果表明:通過設置合理澆注系統(tǒng)、控制壓鑄速度和提高模具預熱溫度,可以有效減少鑄件縮松縮孔;各參數(shù)對鑄件縮松縮孔發(fā)生概率影響程度從大到小依次為澆注系統(tǒng)方式、模具預熱溫度、壓鑄速度;理想工藝方案為澆注系統(tǒng)a、壓鑄速度1m/s、模具預熱溫度450℃。

對初步設計好的v8發(fā)動機缸體進行鑄造工藝設計和數(shù)值模擬,根據(jù)分析模擬結果來判斷發(fā)動機缸體在結構、澆鑄溫度、冒口選擇等方面是否合理,以保證鑄件重點部位的結構質(zhì)量。在實際成型之前用模擬軟件排除可能隱患,可縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、節(jié)約資金,提高產(chǎn)品質(zhì)量。

利用procast鑄造模擬軟件,對鋁合金壓鑄件支架充型、凝固過程進行了數(shù)值模擬,得到了速度場、溫度場的分布和變化規(guī)律。結果表明,澆注溫度對壓鑄鋁合金的模擬結果影響最大,其次為模具預熱溫度、充型速度。本試驗條件下得到的優(yōu)化工藝參數(shù):澆注溫度為600℃,模具預熱溫度為200℃,充型速度為2.5m/s。按照優(yōu)化后的壓鑄工藝參數(shù)進行生產(chǎn),得到了合格的鑄件。

采用數(shù)值模擬技術對鑄造過程進行模擬可以預判鑄件的工藝缺陷,避免試錯或減少試錯次數(shù),從而能夠有效提升產(chǎn)品的開發(fā)效率。以某型號進氣管為研究對象,利用現(xiàn)代化的虛擬制造技術對金屬型傾轉(zhuǎn)重力鑄造工藝進行優(yōu)化。廣西旺峰科技有限公司擬開發(fā)生產(chǎn)的l3000-1008101型號進氣歧管為研究對象,對金屬型傾轉(zhuǎn)重力鑄造工藝進行相關研究。利用現(xiàn)代化的虛擬制造技術,在ug10.0中對該產(chǎn)品模具和熱芯盒的各個系統(tǒng)進行設計,并基于鑄造數(shù)值模擬軟件procast對設計工藝進行模擬分析。根據(jù)分析結果,對鑄件的模具結構進行相關改進設計,對澆注工藝參數(shù)進行調(diào)整,更好地保證了鑄件的質(zhì)量。

針對散熱器的結構特點,設計了4種不同的澆口結構。利用仿真軟件模擬了金屬液體在不同澆口結構的充型過程,預測壓鑄件中可能存在的缺陷大小和位置,提出最佳的澆口和溢流槽設計方案。結果表明:在澆注溫度為680℃,模具預熱溫度為220℃,澆道速度60m/s情況下,金屬液能夠比較均勻的填充整個鑄件且表面缺陷集中程度低的設計方案最為合理。

基于球形空穴膨脹理論(sce),采用abaqus有限元商業(yè)軟件并結合其子程序的二次開發(fā)功能對鋼彈侵徹金屬靶進行3d有限元數(shù)值模擬。根據(jù)空穴膨脹理論,靶體對侵徹彈體的影響可以用一個作用在彈體表面的力函數(shù)代替,這樣在進行數(shù)值模擬時就無須劃分靶體網(wǎng)格,也避免了復雜的接觸問題,從而使模擬大大簡化。模擬所用卵形彈為var4340鋼彈,靶體為6061-t6511鋁合金。模擬過程中考慮到彈體的可變形性和入射時的微小偏航角等實際情況,并且考慮到了彈身在運動過程中和靶體的接觸分離效應。所得模擬結果與文獻中的實驗結果進行了比較,發(fā)現(xiàn)模擬結果與實驗結果吻合得很好,并得到了一些有意義的推論。

結合msc.superforge和msc.marc計算平臺,對一款30m×30mm的鋁合金方管型材的擠壓成形過程和模具的應力負載情況進行了數(shù)值模擬研究。對擠壓變形過程中金屬的應力和應變速率的變化情況進行了對比,發(fā)現(xiàn)金屬變形時塑性變形較大的位置,對應的等效應力也較大。分析了模具的應力分布情況,對方管型材模具的設計提出了優(yōu)化方案。證明數(shù)值分析手段,能夠為模具的設計提供有效的參考依據(jù)。

文章根據(jù)濟鋼中厚板廠的實際生產(chǎn)工藝,利用msc.marc大型有限元軟件,建立了低合金寬薄板有限元軋制模型,模擬了寬薄板的軋制過程的溫度場的變化規(guī)律,模擬結果和實測結果非常接近,各道次表面溫度與實測值最大溫差在15℃,分析了不同變形參數(shù)對溫度場的影響規(guī)律。

采用有限元軟件procast模擬tial基合金液在金屬型真空吸鑄成形鑄造工藝中的充型凝固過程,分析在充型凝固過程中產(chǎn)生缺陷的原因,并進行了相關的實驗驗證。在模擬過程中發(fā)現(xiàn)鑄件中確實存在模擬預測的缺陷,且缺陷主要集中在葉片隼部,在葉身部位出現(xiàn)少量的縮松缺陷,模擬和實際相吻合。

利用procast軟件對鋁合金壓鑄件下殼體充型、凝固過程進行了數(shù)值模擬,得到了速度場、溫度場的分布和變化規(guī)律。據(jù)此提出了減少縮孔、縮松數(shù)量的優(yōu)化方案。結果表明,降低澆注溫度、增大壓射比壓,降低模具預熱溫度都能夠有效控制縮孔、縮松的數(shù)量。按照優(yōu)化后的壓鑄工藝參數(shù)生產(chǎn)出了合格的鑄件。

建立數(shù)學模型可確定熱浸鍍鋅合金化變化狀況,進而可改進其工藝,消除鋅層在沖壓時的粉化。在建模中是以鋅為主擴散元素,還是以鐵為主,目前仍不統(tǒng)一?；跓峤冧\合金化過程中的組織演變規(guī)律及相變機理,以鋅為主擴散元素,建立了一種合理的數(shù)學模型,采用數(shù)值解法及c語言編程來模擬合金化鍍層組織生長規(guī)律;同時應用visualc++6.0平臺開發(fā)了ga鋼板鍍層組織模擬計算軟件。以連續(xù)鍍鋅合金化工藝最優(yōu)參數(shù),將合金化工藝參數(shù)輸入,計算出ζ,δ和γ相的生長厚度、鍍層鐵含量及zn濃度-距離分布,分析η和ζ相消失的合金化時間點,能計算δ相內(nèi)無濃度梯度的合金化時間點,以便控制γ相的快速生長。根據(jù)計算結果和合金化過程分析報告可優(yōu)化合金化參數(shù),模擬獲得最佳鍍層顯微組織。結果表明:該軟件具有較為全面的輸入?yún)?shù)、預測結果準確和操作簡單等優(yōu)點,對指導熱浸鍍鋅合金化工藝有重要的實際應用價值。

低壓鑄造是銅合金衛(wèi)浴五金件主要成形工藝之一,利用procast專業(yè)鑄造模擬軟件,研究了銅合金衛(wèi)浴五金件低壓鑄造充型和凝固過程,獲得了該產(chǎn)品低壓鑄造過程溫度場、流場。模擬結果顯示,初始方案在鑄件關鍵部位將產(chǎn)生明顯的縮孔、縮松現(xiàn)象。根據(jù)模擬結果和理論分析,改進初始工藝方案,并對改進后的工藝方案重新進行數(shù)值模擬。結果表明,改進后工藝方案明顯減少縮孔縮松缺陷;將改進后的工藝方案投入試生產(chǎn),產(chǎn)品抽檢結果與模擬結果基本吻合。

實驗研究了激光能量和不同的沖擊路徑、沖擊次數(shù)對ta2鈦合金板料變形的影響,并用abaqus軟件進行了有限元模擬。結果表明:隨著激光能量的增加,板料的變形量增大;板料幾何尺寸和厚度越大,板料越難變形;沖擊次序不同,板的變形量也不同,板的變形以沿板的長度方向且對稱沖擊為最大。通過數(shù)值模擬可優(yōu)化激光沖擊的相關參數(shù),預測板料變形。

采用ansys有限元分析軟件,建立12mm厚tc4鈦合金平板電子束焊接溫度場和應力場的三維有限元數(shù)值計算模型。模型采用圓錐體熱源考慮電子束焊接時的小孔效應;材料的熱學、力學性能參數(shù)隨溫度變化;相變和熔池內(nèi)液體的對流散熱通過比熱和熱導率的變化實現(xiàn)。計算結果表明:鈦合金電子束焊接時,熔池呈典型的卵形分布。高值縱向殘余拉應力集中分布在焊縫中心線兩側(cè)距焊縫中心線4mm的區(qū)域內(nèi),平板內(nèi)部出現(xiàn)接近材料屈服極限的局部三維殘余拉應力狀態(tài)。實驗得到的焊縫宏觀形貌和小孔釋放法檢測到的焊接殘余應力對計算結果進行驗證,實驗結果和計算結果吻合較好,證明了有限元模型的正確性。

采用unipic程序模擬rod-pinch二極管(rpd)的工作過程,重點研究陽極等離子體和二極管結構參數(shù)對電子束箍縮的影響。模擬結果表明,在不考慮陽極離子流作用情況下,rpd無法在較低電壓下(<2mv)實現(xiàn)箍縮;當陽極離子流達到一定值后,進一步增加陽極表面發(fā)射離子流密度對二極管總電流和陽極桿尖端電流密度影響很小;陰極不同表面發(fā)射電子束的箍縮效果不同,各表面同時發(fā)射電子時,后表面發(fā)射的電子束箍縮效果最好,其次是中間表面,前表面最差;增大陰極厚度不能顯著縮短電子束實現(xiàn)箍縮的時間。給出了陽極桿伸出陰極平面距離和陰陽極半徑比等參數(shù)的選取范圍,對模擬計算與實驗結果間的偏差作出了解釋。

根據(jù)礦井的水文地質(zhì)條件,建立煤層開采的ansys數(shù)值模型,模擬了斷層條件下底板注漿改造前后采動破壞帶的演化規(guī)律。結果表明:隨著煤層開采的不斷推進,底板破壞區(qū)主要集中在開挖煤層兩側(cè)及斷層破裂帶,且范圍逐漸擴大并不斷向斷層帶靠近,但注漿后底板及斷層帶力學性質(zhì)得到顯著改善,有效地封堵了底板水源。根據(jù)模擬結果設計了馬坊煤礦三采區(qū)底板注漿加固工程,增強了底板的阻水能力,使斷層處煤層得到安全回收,取得了顯著的經(jīng)濟效益和安全效益。