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消失模铸造间隙压力的阻力作用

2018-07-18 05:37:58
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  干砂消失模铸造是一种全新的铸造技术,与普通湿砂型铸造相比,干砂消失模铸造具有铸件生产成本低结构设计自由度尤应用范围广等许多优点,是铸造工艺的一个重要发展方向。
干砂消失模铸造成型理论不同于传统的湿砂型铸造,其在金属液充型过程中包含着多种物理化学现象,包括传热流动化学反应、凝固等,使得金属液的充型过程   加复杂由于EPS模样气化分解及与金属液之间的相互作用,导致金属液充型时的流场、温度场、充型能力以及铸造缺陷的产生等,不同于普通湿砂型铸造,并   终影响到铸件质量为此,的学者对金属液充型过程流动及传热方面进行了大量试验研究,并取得了许多有益的成果,为进行消失模铸造工艺设休推动消失模技术在生产中应用奠定了基础。在本文中,作者对消失模铸造金属液充型过程特点方面的研究成果及存在的问题,进行了综合分析,并介绍了作者近几年来的研究结果。
在普通湿砂型铸造中,金属液从内浇道进入型腔以后,将沿惯性流动方向向前流动,直至遇到型壁后形成回流甚至涡流。而在干砂消失模铸造中,金属液的充型过程则比较复杂。充型时,在金属液热辐射作用下,金属液尚未与模样接触,模样就已开始气化,在金属液与模样之间形成一个间隙,其中充满模样分解产物,并通过该间隙与金属液之间发生相互作甩由于该间隙中气体压力的阻碍作用,显著降低了金属液充型时的惯性作用,导致金属液充填方式不同于普通湿砂型铸造在常压下充型时,金属液端部呈凸状在型膜样气化后的)中向前移动,模样分解产物被挤向型壁;在负压下充型时,金属液优先沿型壁向前充填,容易将模样碎块及分解物卷入到金属液中,产生气孔缺陷文中用电触头记录方法测量了金属液的充型形态,表明,施加负压以后,金属液的充型速度大幅度提高。分别研究了不同条件下的金属液流动形态,了与前述相似的结果。
1976年,中国的徐世达等人采用高速摄影方法研究了模样密度、浇注速度合金种类等因素对充型的影响,指出,底注时金属液充型比较平稳,基本呈波浪直线型。S.Shivkumar研究了浇注系统对金属液充型的影响,指出浇注系统性质显著影响着金属液充填方式,水平浇注时,充填速度呈先快后慢趋势;而垂直浇注时,则呈先慢后快再慢的变化趋势。认为,对于负压消失模铸造,采用封闭式浇注系统时,金属液充型比较平稳,有利于减少或气孔缺陷日本的直井孝夫等人试验研究结果,在阶梯式浇注方式中,如果采用实型直浇道,金属液   先从上内浇道开始充型;而采用空型直浇道时,金属液则   先从下内浇道开始充填型腔。采用数值模拟技术,研究了金属液在阶梯式浇注系统中的充型特点,了与上述相同的结果。
对金属液充填平板状消失模时的二维流场进行了数值模拟。把模样气化速度做为金属液充型过程控制元,对消失模铸造三维充型过程进行了数值模拟,了与前述相同的流场特点。
综合上述分析可见,学者在金属液充填消失模过程流动方面做了许多工作,但还很不完善,没有形成系统性,研究结果多是在条件下的,虽然可以较定量地描述特定条件下的充型特点,但是受实验条件的限制,不能综合反映各种因素对金属液充型的影响,而且许多重要影响因素没有考虑,因此缺乏预测性采用计算机数值模拟技术,则不受试验条件的限制,可以定量地研究金属液的充型过程及各种因素的影响规律,预测铸造缺陷的产生等,是研究干砂消失模铸造的一个重要手段但是,在现有的数值模拟研究中,把模样的气化速度做为金属液的充型速度,没有考虑金属液模样间隙压力的阻力作用。
而大量研究结果表明,充型过程中金属液模样间隙压力的大小,直接影响金属液充型速度的大小。因此,在研究金属液充型过程时,如果不考虑金属液模样间隙压力的影响作用,必将产生较大偏差,难以综合反映模样性能涂料透气性与厚度以及浇注工艺等因素对金属液充型过程的影响,故与实际情况相差较大近年来,本文作者对金属液充型消失模过程进行了系统研究,建立了金属液充型过程中金属液一模样间隙压力与间隙宽度变化计算表达式,并把该间隙压力做为金属液充型速度的控制元,祸合金属液充型过程传热,对干砂消失模铸造金属液三维充型流动及浇注系统与负压对充型流动的影响规律,进行了数值模拟研究。
   研究了金属液充型过程气隙压力与气隙宽度变化特点,并考察了模样发气性、模样密度涂料透气性与厚度等因素对气隙压力与气隙宽度的影响规律是三维充型过程模拟结果由于气隙压力的阻碍显著降低了金属液充型流动时的惯性作用,无论是顶注还是侧注,金属液从内浇道开始均以放射状形式均匀向前充填,金属液   后充填部位是距内浇道   远处数值模拟结果与现有试验结果相同,表明金属液模样间气隙压力可以做为金属液充型过程流动控制元。这样,通过气隙压力变化的调节作用,可以综合地反映模样性质、涂料性质及工艺等因素对金属液充型过程流动的影响规律。


消失模铸造间隙压力的阻力作用由光明机械编辑整理。

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