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1、干砂負(fù)壓消失模鑄造技術(shù)(簡(jiǎn)稱LFC)是新一代的精確鑄造成型技術(shù),被譽(yù)為“代表21世紀(jì)的鑄造新技術(shù)”。泡沫模樣是消失模鑄造成敗關(guān)鍵,而泡沫珠粒的充填是獲得優(yōu)質(zhì)泡沫模樣的關(guān)鍵工序之一。泡沫珠粒在模具中充填不均或不密實(shí)會(huì)使模樣出現(xiàn)殘缺不全或融合不充分等缺陷,影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量。利用計(jì)算機(jī)對(duì)泡沫珠粒射料充填過程的流動(dòng)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,定量地模擬射料過程的影響因素,有利于優(yōu)化射料工藝、提高效率和減少廢品,具有重要的理論及應(yīng)用價(jià)值。
本文基
2、于分子動(dòng)力學(xué)模擬,建立模擬離散顆粒流動(dòng)的離散單元模型(DEM)。采用硬球模型處理高濃度顆粒相中離散顆粒間的碰撞過程,并提出搜索顆粒碰撞事件的優(yōu)化技術(shù),以減少計(jì)算機(jī)計(jì)算顆粒間碰撞事件的工作量,為數(shù)值模擬奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。開發(fā)了基于DEM硬球模型的消失模射料充填過程數(shù)值模擬通用程序,預(yù)報(bào)模具型腔內(nèi)泡沫珠粒的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及特性。
采用可視化實(shí)驗(yàn)研究三維模具型腔內(nèi)泡沫珠粒充填規(guī)律,將可視化實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與DEM模擬結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證模型物理概
3、念的合理性和計(jì)算方法的正確性,考察泡沫珠粒的受力情況,進(jìn)而討論充填運(yùn)動(dòng)機(jī)理。模擬結(jié)果中的泡沫珠粒的流動(dòng)趨勢(shì)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本上是一致的,證明使用該數(shù)學(xué)模型對(duì)射料充填過程進(jìn)行數(shù)值模擬是一種行之有效的方法。利用現(xiàn)有商業(yè)化軟件Arena-flow模擬的結(jié)果與自行開發(fā)的仿真系統(tǒng)模擬的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)在兩把料槍射料充填情況下,兩種模擬結(jié)果非常接近,更進(jìn)一步證實(shí)本研究具有較好的可信度。
泡沫模樣的質(zhì)量除與發(fā)泡模具、發(fā)泡成型工藝有關(guān)外,射
4、料工藝也是影響模樣質(zhì)量的關(guān)鍵因素。射料是成型的基礎(chǔ),不同結(jié)構(gòu)的模具必須選用合適的射料工藝。射料工藝不合理會(huì)導(dǎo)致模具型腔內(nèi)珠粒不緊實(shí),使泡沫模樣上產(chǎn)生收縮和變形的缺陷。因此用數(shù)值模擬方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)試錯(cuò)法的實(shí)驗(yàn)手段優(yōu)化射料工藝可大大提高效率,節(jié)約成本。影響射料充填的主要因素有:射料口的位置、排氣塞數(shù)量和位置、射料壓力、原始珠粒的選擇等。本文根據(jù)DEM模型對(duì)不同工藝條件下的射料充填過程進(jìn)行數(shù)值模擬,為實(shí)際生產(chǎn)中工藝參數(shù)的確定提供可靠依據(jù)。
5、> 發(fā)動(dòng)機(jī)缸體作為發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的部件之一,其尺寸較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁厚較薄又很不均勻(最薄處僅為3~5mm),同時(shí)其工藝范圍狹窄,影響因素眾多,是典型難以成型的復(fù)雜鑄件。消失模鑄造的特點(diǎn)決定了它比較適合于缸體鑄件生產(chǎn),其工藝為分片制取泡沫模樣,模樣粘合成箱體零件再進(jìn)行鑄造。合理的分片是獲得優(yōu)質(zhì)鑄件的關(guān)鍵。本研究采用水平分型與豎直分型相結(jié)合工藝,既保證了曲軸箱的原始結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不變又減輕了零部件的重量。分片模具制取泡沫模樣過程中,泡沫珠粒在
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