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指导生产实践中铸造工艺的改进和模具的优化设计


  

  由于铸件的结构和壁厚、模具的壁厚和尺寸以及材质等因素的影响,容易形成热节,热节的形成是由于模具局部散热不良所致,造成了模具局部和整体的冷却不平衡,容易引起铸造缺陷。以由于壁厚不均而产生的热节为研究对象,考察不同研究条件对模具温度场及其局部冷却能力的影响规律,为工艺措施的选择提供参考,解决因模具局部冷却不充分而产生的热节问题,以期指导生产实践中铸造工艺的改进和模具的优化设计。模型和分析判据的构建,模型的构建为了使分析具有一般性,使得出的结论对生产实际具有一般的指导意义,在建立数值模拟计算模型时假设模型无限长,在ANSYS中可以将其简化为二维模型,简化后的二维模型。

  分析判据的构建分析前文构建的计算模型可知,竖直部分如果要避免形成热节,就必须先于铸件主体部分凝固或者与其同时凝固。本研究中考察了铸件凝固过程中几个关键点的温度变化,其取点的规则如点是铸件主体部分(即水平部分)的中心点,P是模具上位于P点正上方3mm处的点。T是凝固过程中,P点温度为560℃时铸件上的温度最高点。铸件凝固过程中,T处的温度与P点处温度之间的差值反映了铸件中各部位倾向于同时凝固的程度。本研究中,以P点温度为560℃时,处的温度与P点处温度之间的温度差值作为判据,来衡量不同条件下铸件趋向于同时凝固的程度和模具的局部冷却能力,温度差值越小,铸件就越倾向于同时凝固,说明模具的局部冷却能力越强;反之,铸件中各部位的冷却越不平衡,模具的局部冷却能力越弱。

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