DPVC工艺充模过程数值模拟和实验研究.pdfVIP

学兔兔 务1 訇 化 DPVC工艺充模过程数值模拟和实验研究 Numerical simulation and experimental analysis on casting process during differential pressure vacuum casting 徐春生。，张壮雅 ，张海光 XU Chun．sheng ．ZHANG Zhuang．ya ．ZHANG Hai—guang (1．上海大学实验设备处，上海200444；2．上海大学机电工程与自动化学院，上海200072) 摘 要：为探究真空差压注型工艺(Differential Pressure Vacuum Casting，DPVC)中充模阶段充模 速度及充模压差对薄壁产品质量的影响。采用一种基于SIMPLEO—VOF法的液一气两相耦合数 学模型，对DPVC充模过程的流动形态进行了分析；并进行了相应的充模实验，数值模拟和实 验结果表明：充模薄壁类产品(壁厚3mm内)，注型材料黏性力占据了主导地位，扰动得到了有 效抑制，流动是稳定的，差压充模过程卷气现象较少，但排气穴位置、数量对产品气穴缺陷 影响较大，合理设置可基本消除注件内的气泡缺陷。 关键词：差压式真空注型；薄壁件；充型形态 中图分类号；TH1 62 文献标识码：A 文章编号：1 009-01 34(20t 4)1 O(下)-0049-03 Doi：1 0．3969／J．issn．1 009-01 34．2014．1 0(下)．1 2 0 引言 数，为国内汽车、家电等行业创新产品的设计验 近年来，随着市场竞争的不断加剧，我国新 证提供必要的工艺保障。 产品开发的能力不断加强，作为单件和小批量制 1 DPVC充模过程数学模型建立 造的真空注型(Vacuum Casting，vc)技术的应用越 DPVCI艺充模过程示意图如图1所示。 来越广泛 ，市场的需求也逐步向 “薄壁”、 “复杂”方向发展，但是目前VC工艺方法大多 采用传统的重力式注型，由于充型不足而导致容 易造成薄壁类、网格类及复杂形状等塑料零件的高 废品率。为此结合了真空注型、差压注型、重力注 型三种工艺的优点提出差压式真空注型工艺方法 (Differential Pressure Vacuum Casting，DPVC)【3】’ 通过压差原理使液态聚氨酯材料的前沿在重力和 压差的作用下迅速冲模解决薄壁复杂件充型能力 图l DPVC充模过程示意图 不足的问题，提高生产效率。但冲模迅速即增加 根据伯努利方程得出，其入口处充型速度： 了充模过程中气泡卷入的可能性 】，气泡的卷 ， ， ， ． r、dAP c Y增( 一 ) (1) 入将造成最终制品表观性能、力学性能下降。因 此，要正确认识DPVC工艺的充模过程，但由于 式中：V 入口充型速度和AP上下腔压差、材 模具不透明，充模过程无法直接观察到；充模过 料重度Y 漏斗半径R 和导管半径r(1~p模具浇口 程短暂，给测试仪器的反应时间太短；聚氨酯材 半径)。一般