2019-06-15 点击:

作者:雪莲 媛媛
  【摘要】通过模拟挤压铸造凝固过程中铸件温度、应力等方面的有限元模型,该模型主要包含凝固過程中界面传热与变形相互作用、冲头压力下的变形等。并利用软件对各种参数下A356铝合金挤压铸造展开模拟计算,模拟与实验结果一致,表明所建立模型对挤压铸造中的热和力分析是正确的。
  【关键词】有限元  挤压铸造  数学模型
  【中图分类号】TG249.2 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2019)14-0234-02
  1.建立传热模型及计算
  基于柱坐标下对铸件形状实施模拟,便于消除直角坐标系模拟系统有些结果中心不对称、结果局部失真等弊端。所设的模型用热焓法实施处理,传热微分方程为:
  2.1热-力耦合模拟效果
  根据分析可知,挤压铸造凝固过程属于传热和变形之间相作用的过程,界面压力改变及气隙形成,会改变凝固壳表面传热条件,影响型腔的温度场。因此,构建热—力耦合模型,动态展现挤压铸造凝固与变形之间的相互作用,准确模拟铸件的凝固及力学行为。
  2.2建立铸件与模具界面传热模型
  铸件/模具间界面热阻会影响传热和铸件凝固过程,界面传热模型是热—力耦合模拟的重点内容,主要包含表面粗糙度、涂料厚度、界面气隙等。文中依据挤压铸造工艺实际情况,指出界面传热主要受接触热阻、辐射等方面的影响。界面换热系数求解公式如下:
  3.分析挤压铸造模拟实例
  本研究所用铸件为A356铝合金,模具材料为H13钢,横截面尺寸设定为80mm*32mm。为掌握不同参数对铸件质量的影响,挑选4组工艺参数展开挤压铸造实验,铸件实施冷却处理后由中间切开,并认真观察、磨平横截面。见表1。
  4.结论
  构建模拟挤压铸造凝固过程中铸件温度场、应力场变化过程的数学模型,介绍温度场、应力场有限元模型和针对性的求解方法。通过实例进行模拟,铸件截面吻合度较好,说明建立的模型对挤压铸造凝固环节的热和力分析基本正确。