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1、信息技术范昌健,等ProCAST在金属型重力铸造模具温度场和应力场分析中的应用ProCAST在金属型重力铸造模具温度场和应力场分析中的应用范昌健,汪惠芬,刘婷婷(南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094)摘要:为了提高模具的寿命,以金属型重力铸造模具为研究对象,运用有限元分析软件ProCAST对浇注过程中模具的温度场和应力场进行了数值模拟;以此为基础,研究了浇注温度、模具初始预热温度对模具应力场的影响。结果表明降低浇注温度和模具预热温度可以延长模具寿命。关键词:铸造模具;温度场;应力场;数值模拟中图分类号:TG249.2文献标志码:A文章编号:167152
2、76(2011)02008403SimulationofTemperatureandStressFieldofMouldinMetalGravityCastingMouldbyProCASTFANChangjian,WANGHuifen,LIUTingting(SchoolofMechanicalEngineering,NanjingUniversityofScience&Technology,Nanjing210094,China)Abstract:Inordertoimprovethelifeofmould,thispaperanalyzesthetemperatur
3、eandstressfieldofmouldinmetalmouldgravitycastingwithFEMsoftwareProCASTandmakesastudyoftheinfluencesofpouringtemperature,mouldpreheattemperatureonmouldstressfield.Theresultshowsthatreducingthepouringandpreheattemperaturecanprolongthelifeofmould.Keywords:castingmould;temperaturefield;stressfield
4、;numericalsimulation0引言1模拟的方法与条件在模具及浇注工艺的设计过程中,如何避免成型缺陷1.1数学模型的建立和提高模具的使用寿命是每个设计工作者都需要认真考虑的问题。金属模具是金属铸造生产的主要工艺装备,其铸造凝固过程是高温液态金属由液相向固相的转变过使用寿命受到很多因素的影响,其中交变热应力和热冲击程,在这一过程中,高温液态金属所含有的热量必须通过各是主要因素。在铸造过程中,由于高温金属液对模具型腔种各样的途径向铸型和周围环境传递,逐步冷却并进行凝表面反复冲刷,是模具型腔表面的温度不断上升,模具内固,最终形成铸件。从传热方式上看,这一散热过程是按导部的
5、温度分布不均匀,导致模具型腔表面产生较大的热应热、对流及辐射三种方式综合进行的。因此铸件凝固过程[6]力,超过模具材料屈服强度而产生塑性变形;周期性的温的数学模型正是根据瞬态导热偏微分方程建立的。度变化造成膨胀和收缩交替进行,使模具始终处于不均匀TTTTcp=+++Q温度场和应力场的作用下,最终导致模具热疲劳失效,进txxyyzz而影响模具的使用寿命和铸件的品质[14]。为保证铸件式中,cp为材料的定压比热容;为密度;T为温度;t为时的品质稳定和模具的使用寿命,运用专业的铸造CAE软间;为热导率;Q为单位时间单位体积物体中内热源的件对不
6、同的材料的模具和铸造工艺方案进行数值模拟的发热率。[5]方法已广泛用于模具的设计中。1.2初始条件现针对炉头铸件金属型重力铸造模具在浇注过程中开裂失效、使用寿命短的问题,通过采用商用有限元分析对于小型铸件来说,铸件充型时间和整体凝固时间相软件ProCAST,模拟计算模具在浇注过程中的温度场和比起来很短,故可以通过假设合金溶液瞬时充满型腔,并应力场及其变化,探讨不同工艺参数对模具应力场的影在充型过程中无热量交换,对于这类铸件采取统一的初始响,为同类产品的模具设计及工艺参数的控制提供理论条件,取液态金属的初始温度为浇注温度,即:参考。To(x,y,z,0)=Tp(Tp为浇注温度)作者
7、简介:范昌健(1987),男,安徽滁州人,硕士研究生,主要研究方向为机械制造与自动化。84http:ZZHD.chinajourna.lnet.cnEmai:lZZHD@chainajourna.lnet.cn机械制造与自动化信息技术范昌健,等ProCAST在金属型重力铸造模具温度场和应力场分析中的应用具发生剧烈的热交换作用,模具内部型腔和内浇道的温度1.3边界条件迅速升高,靠近型腔的内表面在开始充型的极短时间内上模具的边界条件可以分为3类:
