薄壁件真空差压铸造充型流场的数值模拟.doc

南昌航空大学 硕士学位论文薄壁件真空差压铸造充型流场的数值模拟 姓名：张守银 申请学位级别：硕士 专业：材料加工工程 指导教师：余欢昌航空大学硕士学位论文 摘要 摘要 目前，由于计算机技术、数值模拟技术、计算流体力学和计算传热传质学的迅速发展，流场温度场数值模拟，尤其是充型过程数值模拟已成为铸造研究的前沿课题。充型过程与铸件质量密切相关，了解并控制充型过程是获得优质铸件的重要条件。通过充型凝固过程模拟，人们可以掌握主要铸造缺陷的形成机理，优化铸造工艺参数，改进铸件质量，缩短试制周期，降低生产成本。本研究成功地将商用流体软件 ANSYS CFX 应用于铸造充型过程的数值模拟，并对铝合金薄壁件的真空差压反重力铸造的充型进行了理论研究。 本文使用流体软件ANSYS CFX并进行二次开发，建立了铝合金铸造充型的模型，用以模拟真空差压反重力铸造的充型。并分别对不同压差下2mm、4mm和6mm薄板铸件的充型进行了模拟，同时对真空差压反重力铸造充型的入口速度进行了理论分析，建立了充型速度和压差之间的数学关系式。 系统研究了真空差压铸造工艺的充型理论，采用电极触点法对薄板铸件的充型进行了试验，测试了不同壁厚、压差等因素对充填形态的影响。经验证，同条件下电极触电法测得的充填形态与使用ANSYS CFX模拟的结果相近，证明了使用该软件对铝合金真空差压反重力铸造充型模拟的可行性。并且探讨了真空差压铸造铝合金薄壁铸件的充填规律，建立了真空差压铸造工艺的“正向充填”和“反向充填”理论。 建立了真空差压工艺参数的确定原则，并对试制铸件的真空差压反重力铸造进行了充型模拟，确定了各工艺参数，改进了浇注系统，解决了铸件试制中出现的浇不足、汇流等缺陷，说明了开发的ANSYS CFX的铝合金真空差压反重力铸造的充型模拟的适用性，对工艺参数的确定和铸件质量的改进具有良好的应用前景。关键词：真空差压铸造，薄壁铸件，充型，ANSYS CFX I南昌航空大学硕士学位论文 Abstract Abstract With the rapid development of computer technology numerical simulationtechnology computational fluid dynamics computational heat and solute transportationnumerical simulation of flow field and temperature field on casting process especiallythe simulation on mold filling process has become one of the hottest topics in castingstudy. The mold filling affect the quality of the casting very closely and it is veryimportant to understand and control the mold filling course in order to obtain thehigh-quality casting. Through the simulation of the mold filling course the formativemechanism of the main casting defects were grasped the casting technology parameterswere optimized so the quality of castings could be guaranteed the trial-produce cyclecould be shorten and the productive cost would be reduced. In this study the commercial CFD software ANSYS CFX was re-developed themold filling process of vacuum counter- pressure casting was simulated by using thismodule and the filling regulation of the thin-wall aluminum alloy was discussed. Themold filling of 2 mm 4 mm and 6 mm thin-wall castings at different pressure weresimulated. The velo