ProCAST在金属型重力铸造模具温度场和应力场分析中的应用.pdfVIP

· 信息技术 · 范昌健，等 ·ProCAST在金属型重力铸造模具温度场和应力场分析中的应用 ProCAST在金属型重力铸造模具温度场 和应力场分析 中的应用 范昌健 。汪惠芬 ，刘婷婷 (南京理工大学 机械工程学院，江苏 南京 210094) 摘 要：为了提高模具的寿命，以金属型重力铸造模具为研究对象，运用有限元分析软件Pro— CAST对浇注过程中模具的温度场和应力场进行了数值模拟 ；以此为基础，研究了浇注温度、 模具初始预热温度对模具应力场的影响。结果表明降低浇注温度和模具预热温度可以延长 模具寿命。 关键词：铸造模具；温度场；应力场；数值模拟 中图分类号：TG249．2 文献标志码 ：A 文章编号：1671—5276(2011)02-0084-03 SimulationofTemperatureandStressFieldofMouldinM etalGravity CastingM ouldbyProCAST FANChang-jian，WANGHui-fen，LIUTing—ting (SchoolofMechanicalEngineering，NanjingUniversityofScience＆Technology，Nanjing210094，China) Abstract：Inordertoimprovethelifeofmould，thispaperanalyzesthetemperatureandstressfieldofmouldinmetalmouldgravity castingwithFEM softwareProCAST andmakesa studyofthe influencesofpouring temperature，mouldpreheattemperatureon mouldstressfield．Theresultshowsthatreducingthepouringandpreheattemperaturecanprolongthelifeofmould． Keywords：castingmould；temperaturefield；stressfield；numericalsimulation 0 引言 1 模拟的方法与条件 在模具及浇注工艺的设计过程中，如何避免成型缺陷 1．1 数学模型的建立 和提高模具的使用寿命是每个设计工作者都需要认真考 虑的问题。金属模具是金属铸造生产的主要工艺装备，其 铸造凝固过程是高温液态金属 由液相向固相的转变过 使用寿命受到很多因素的影响，其中交变热应力和热冲击 程，在这一过程中，高温液态金属所含有的热量必须通过各 是主要因素。在铸造过程中，由于高温金属液对模具型腔 种各样的途径向铸型和周围环境传递，逐步冷却并进行凝 表面反复冲刷，是模具型腔表面的温度不断上升，模具内 固，最终形成铸件。从传热方式上看，这一散热过程是按导 部的温度分布不均匀，导致模具型腔表面产生较大的热应 热、对流及辐射三种方式综合进行的。因此铸件凝固过程 力 ，超过模具材料屈服强度而产生塑性变形；周期性的温 的数学模型正是根据瞬态导热偏微分方程建立的 。 度变化造成膨胀和收缩交替进行，使模具始终处于不均匀 OT = 温度场和应力场的作用下，最终导致模具热疲劳失效 ，进 pcp 杀(A)+号(AOT)+告(A警)+ 而影响模具的使用寿命和铸件的品质 。为保证铸件 式中，c为材料的定压比热容；p为密度；T为温度 ；t为时 的品质稳定和模具的使用寿命，运用专业的铸造 CAE软