基于Procast的消失模铸造数值模拟

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1、基于Procast的消失模铸造数值模拟赵建华田军（重庆大学材料科学与工程学院，重庆400030）摘要：运用Procast软件考察了不同浇注方式对铸件的消失模铸造过程的影响，以及研究了不同合金材料的消失模铸造充型和凝固过程。研究表明，底注式浇注系统的充型相对平稳，是一种比较好的消失模铸造浇注系统方案。合金的密度越大，消失模铸造的充型越平稳。浇注系统、浇注速度和界面气隙压力对消失模铸造的充型有很大影响。关键词：消失模；数值模拟；ProcastTheResearchontheNumericalSimulationTechnologyofEPCBasedonProcastZHAOjian

2、-hua,TIANjun(CollegeofMaterialsScienceandEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing40030)Abstract:ThispaperusesProcastsoftwaretostudytheinfluenceofdifferentgatingsystemonEPC,aswellasthedifferentalloymaterialsoffillingandsolidificationprocess.Thesimulationresultsshowedthatthebottomgatingsystemo

3、fthefillingisrelativelystable,andagoodgatingsystemtechnolgyinEPC.Thegreaterdensityofthealloy,lostfoamcastingoffillingthemorestable.Gatingsystem,pouringrateandinterfacepressureonthelostfoamcastinghasgreatinfluenceonthefilling.Keywords:lostfoamprocess;numericalsimulation;procast.消失模铸造被铸造界誉为“21世

4、纪的铸造新质区别。在高温金属液的作用下，泡沫模样要发[1]技术”、“铸造的绿色工程”。消失模铸造工艺由生收缩、熔化、降解、气化、裂解等一系列复杂于具有铸件尺寸精度高、表面粗糙度低、机械加的物理化学变化，从而产生大量的气态和液态分工余量少、环境污染小等诸多优点，被认为是一解产物。只有当分解产物透过涂层逸出到型砂项很有发展前景的近净型加工技术和清洁生产中，金属液才能顺利的充型。在这个过程中，金[2-3]技术。由于影响消失模铸造充型过程的因素较属液的充型受到热作用、化学作用和压力作用的多，目前，其工艺设计缺乏系统的理论和经验公影响，与所选取的工艺参数有很大关系。泡沫模式，使得消失模铸造

5、技术的发展受到一定的限样、涂层厚度、真空度、浇注温度、浇注系统以制。对于消失模铸造的新产品开发，往往需要进及静压头、型砂透气性等，对消失模铸造的充型[6]行大量的试验研究，才能确定合理的工艺方案。过程有很大影响。这样不仅周期长，而且费时费力。因此，采用计1.2消失模铸造充型过程数学模型建立算机对消失模铸造过程进行数值模拟，可以观察在消失模铸造的充型过程中，金属液的流动金属的充型和凝固过程，研究各因素对消失模铸本质上是属于有粘性的不可压缩的牛顿流体的造过程的影响，对诸如缩孔、缩松、夹渣、气孔、流动，其遵循流体力学规律。可以采用流体力学、裂纹等缺陷进行预测，有助于设计出合理的浇注质量

6、守恒和动量守恒的基本控制方程来描述该[4-5]工艺，为生产实践提供指导。本文通过应用过程的数学模型。金属液与模样之间，及金属液[7-8]Procast铸造模拟软件，对消失模铸造过程进行模与铸型之间的热交换可用热平衡方程来描述。[8]拟，研究了消失模铸造的充型过程和凝固过程，（1）质量守恒-连续性方程分析了不同浇注方式和不同合金对消失模铸造∂ρ∂()ρ⋅ui+=0（1）的影响。∂∂txi1消失模铸造的数学模型其中ρ为密度，u为速度。1.1消失模铸造充型机理分析（2）动量守恒-Navier-Stokes方程[8]在消失模铸造过程中，由于型腔被泡沫模样∂uu∂∂∂uμiit（2）ρρ+

7、+−up[()]δμ+=μρg−uiijTii占据，消失模铸造的充型过程实际上是金属液置∂∂tt∂t∂tK换泡沫模样的过程，与传统铸造的充型过程有本K为渗透率，μ为粘度系数。318[8]（3）能量方程进行了模拟，对比四种合金的消失模铸造过程。∂∂ttλ222∂t∂tq()x利用ProCAST固有的网格剖分模块MeshCAST对=+()++（3）∂∂τρρcxyz222∂∂c三维实体进行网格剖分,自动生成有限元网格，节（4）热解气体压力方程[9]点数为19220左右，网格单元数为8