【摘 要】
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铸件充型凝固过程数值模拟是当今最具竞争力的铸造工艺研究方法.有限元法能够较好地逼近铸件的几何形状,特别适合于缸盖、缸体等复杂形状铸件的模拟,但有限元法的计算量非常
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铸件充型凝固过程数值模拟是当今最具竞争力的铸造工艺研究方法.有限元法能够较好地逼近铸件的几何形状,特别适合于缸盖、缸体等复杂形状铸件的模拟,但有限元法的计算量非常大.该文以ProCAST软件为平台,以生产应用为目的,在分析比较各种算法的基础上,采用不同的差分格式离散微分方程,将显式亚循环算法用于确定自由表面形貌;采用预估-校正法求解非线性方程组,预处理共轭梯度法求解线性方程组;根据求解过程的校正次数自动调解时间步长.这些措施使得复杂铸件充型凝固过程的数值模拟在满足工作应用的前提下,明显节省了分析费用.在上述研究成果的基础上对CA488铝合金气缸盖不同工艺条件下的充型凝固过程的数值模拟研究表明,原采用的底注工艺并未能达到充型平稳的目的,充型结束时形成的不利于凝固补缩的温度场是造成铸件缩松渗漏的主要原因,铸件中不仅存在缩松,而且存在缩孔,所预测的收缩缺陷位置与实际生产基本一致.改进后的顶注工艺充型比较平衡,基本实现了逐层充填,充型结束时所形成的温度场对铸件的凝固补缩十分有利,铸件因收缩缺陷而发生渗漏的可能性很小,预测结果亦得到了实际生产的验证.
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