FLOW-3D中国分公司/三维流动贸易(上海)有限公司

应用FLOW-3D于重力铸造之进料区域卷气及气孔位置仿真

作者: Andreas Buchholz Placeholder image

创立于 1903 年的 Hydro Aluminum, 是全世界最大的高纯铝生产公司,也是全世界第三大的综合铝制品生产公司,公司总人数达三万六千人,在全世界四十个国家均设有据点。本文应用 FLOW-3D ,讨论在重力铸造过程中,进料区域的卷气形成原因。

重力铸造制程是一种常用的铸造制程

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典型的重力铸造模具

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进料系统设计

设计A

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进料系统有两种常见的设计,设计A以及设计B

设计B

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结果

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现有问题描述:无论是设计 A or 设计 B ,在浇口位置都会发生气孔

铸件发生缩孔的原因

  • 凝固过程中,因为体积收缩造成的缩孔
  • 材料发生气体析出,造成的缩孔
  • 砂芯冒出的气体造成的缩孔
  • 充型过程中卷入的气体造成的缩孔
  • 上述四种缩孔的解决方法检讨

  • 收缩缩孔
  • 凝固过程中考虑补缩的设计
  • 析出气体缩孔
  • 浇铸前让金属流体先完成气体析出
  • 砂芯冒气缩孔
  • 主要来自于黏接剂产生的气体
  • 大部分的缩孔以均匀的方式分布
  • 卷气缩孔
  • 铸造过程中发生低压区,气体从分模线位置被吸入
  • 流道区域
  • 浇口区域
  • 浇铸过程中,气泡会不停的产生
  • 影响卷入气体的原因探讨 -1

    1.如果流道以及内浇口的位置压力比大气压力大 à 不可能从分模线吸入气体
    2. 如果内浇口位置的流速相同 à 在每个内浇口位置应该会均匀的产生气泡

    浇口区域的流动速度分布

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    流道系统的压力变化

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    影响卷入气体的原因探讨 -2

  • 在竖浇道区域存在的气体
  • 这些气体会被冲下至流道区吗 ?
  • 如果这些气体被冲下至流道区域,并且进入浇口,这些气体会集中于某些区域?或者是均匀分布?
  • 气泡的尺寸大小会影响集中状况吗?
  • 分析模拟设定
  • 气泡于浇杯位置以均匀的速度产生
  • 密度 : 空气密度的 10 倍
  • 尺寸设计 : 0.3 mm, 0.5 mm, 0.8 mm
  • 部分耦合(流体运动不会受到气泡影响)/完全耦合(流体运动会受到气泡运动的影响)
  • 分析结果

    浇浇口设计 A , 气泡尺寸 0.5mm, 完全耦合

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    浇口设计 A, 气泡尺寸 0.8mm, 完全耦合

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    浇口设计 B, 气泡尺寸 0.3mm, 完全耦合

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    浇口设计 B, 气泡尺寸 0.3mm, 部分耦合

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    浇口设计 B, 气泡尺寸 0.5mm, 完全耦合

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    浇口设计 B, 气泡尺寸 0.8mm, 完全耦合

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