【正文】 之間需存在一定的距離，才能使渣團(tuán)有時間上浮，這是集渣的前提條件 ，因此在設(shè)計(jì)時必須保證這個最小距離。除此之外， 文獻(xiàn) [13]和 [14]中 明確指出要使橫澆道具有集渣作用，其中一個必要條件是橫澆道高度必須大于內(nèi)澆口的吸動區(qū)。若橫澆道與內(nèi)澆口高度設(shè)計(jì)不當(dāng)，渣團(tuán)就容易進(jìn)入型腔，如圖 （ b）為設(shè)計(jì)不良的橫澆道。但是，在澆注系統(tǒng)安置過濾網(wǎng)也有很大局限性，首先，過濾網(wǎng)的加入不能充分發(fā)揮直澆道的液態(tài)補(bǔ)縮能力，鑄件工藝出品率顯著降低。 冶煉過程中產(chǎn)生的渣團(tuán)主要有鋼渣、高爐渣。 FLOW3D 的主要 優(yōu) 勢 ：單一軟件界面整合了所有問題的網(wǎng)格劃分、參數(shù)設(shè)置、模擬計(jì)算和后處理，通過選擇模型、選擇求解方程和求解方式 (隱式、顯式 )，實(shí)現(xiàn)全參數(shù)化控制 ； 流場仿真效果出眾，尤其是高速流動 ； 基于有限差分法的網(wǎng)格劃分， 可自動劃分網(wǎng)格并提供多組塊網(wǎng)格劃分， 操作簡單、不易出錯，并且使用了自由網(wǎng)格技術(shù)，網(wǎng)格不易失真 【 7】 。 利用模擬軟件對設(shè)計(jì) 的工藝進(jìn)行模擬仿真 ， 可以觀察到產(chǎn)品的缺陷，以便 去改進(jìn) 工藝 ，最終得到較理想的 生產(chǎn)工藝 。 計(jì)算機(jī)在鑄造上的應(yīng)用和發(fā)展 我國是一個鑄造大國卻不是鑄造強(qiáng)國，要想成為一個鑄造強(qiáng)國，就必須 向鑄造強(qiáng)國看齊，適應(yīng) 當(dāng)代世界經(jīng)濟(jì)全球化、快節(jié)奏的趨勢，做到市場反應(yīng)快速、低成本 、 高質(zhì)量 、高效率 ，這就必須對傳統(tǒng)鑄造業(yè)進(jìn)行提升 和改革 。 在古代 時侯， 我國就 已經(jīng) 能用鑄造方法生產(chǎn)出很多 鑄造產(chǎn)品 ，如耕地的犁 、 鋤、鐮以及一些兵器等。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于 FLOW3D 仿真 的橫澆道 集渣效果研究 學(xué)生姓名： 王 彬 伍 學(xué)生學(xué)號： 202020102020 院（系）： 材料工程學(xué)院 年級專業(yè)： 2020 級材料成型及控制工程 指導(dǎo)教師： 周洪 副教授 二〇一一年六月 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 I 摘 要 夾雜缺陷對鑄件產(chǎn)生嚴(yán)重破壞作用。 古代 的鑄造方法是以 簡單的 砂型鑄造為主， 由于技術(shù)、設(shè)備等原因， 生產(chǎn)的鑄件質(zhì)量往往達(dá)不到需求 ，也無法生產(chǎn)一些要求較高的鑄件，隨著時間的推移，人們在鑄造方面不斷地進(jìn)行探索，并取得了較大的突破， 目前已經(jīng)研發(fā)出離心鑄造、消失模鑄造、壓力鑄造等 一系列較先進(jìn)的 鑄造方法 。 在 傳統(tǒng)的 鑄造生產(chǎn)中，一般情況設(shè)計(jì)的產(chǎn)品要成功運(yùn)用于生產(chǎn)或者 設(shè)計(jì)出 一個合理的工藝方案，往往都需要經(jīng)驗(yàn)豐富的工藝設(shè)計(jì)人員經(jīng)過多 個 ―設(shè)計(jì) → 試澆→優(yōu)化 ‖循環(huán) ，這樣勢必花費(fèi)大量 的人力、物力和財(cái)力， 同時在新產(chǎn)品的開發(fā)過程會 增加產(chǎn)品的研發(fā)成本和研發(fā)周期， 總之，傳統(tǒng)鑄造 生產(chǎn) 其 成本 較高 ，這已經(jīng)無法 滿足鑄造行業(yè)發(fā)展需求。 傳統(tǒng)鑄造中 多次試生產(chǎn)的過程 將由 模擬仿真代替，這大大減少了試生產(chǎn)所需要的 財(cái)力和勞力 ，極大提高了生產(chǎn)效率 ， 從而大大降低生產(chǎn)成本。 FLOW3D 的不足 ：應(yīng)用于鑄造領(lǐng)域時， 仿真鑄造應(yīng)力場穩(wěn)定性差，并且 材料數(shù)據(jù)庫中的熱物性參數(shù)，如密度、熱導(dǎo)率、比熱、潛熱、熱膨脹系數(shù)等是某一溫度下的常數(shù)，而不是溫 度的函數(shù)，與實(shí)際情況偏差較大。鋼渣根據(jù)爐型可分為電爐渣、轉(zhuǎn)爐渣、平爐渣， 是在冶煉金屬的過程中排出的固體廢物，主要成分是鈣、鐵、銅、硅、鎂、鋁、錳、磷等氧化物。其次是過濾網(wǎng)不能太小，因此對于 較 小的夾雜是 無法 去除的。 圖 橫澆 道阻渣原理 a 正確 b 錯誤 根據(jù)橫澆道集渣原理 ，如果渣團(tuán) 在進(jìn)入內(nèi)澆口前 能上浮到橫澆道的頂部 或 超過內(nèi)澆道的吸動區(qū)，渣團(tuán)就不至于進(jìn)入型腔， 實(shí)現(xiàn)集 渣作用。因此 怎樣才能使集渣效果好但又 能 盡量減少浪費(fèi)金屬液呢？這是本 課題 將研究的重點(diǎn) ，本文將 進(jìn)一步 對 橫澆道的集渣作用 進(jìn)行 探索 。 澆注過程中流動通常為紊流 Re＞ 2300，根據(jù)上述表 在紊流范圍內(nèi) 選取最大的阻力系數(shù) C=10– 3；設(shè) 最小可被截獲 粒子當(dāng)量直徑為 1mm， 則最小的半徑 R=， 將 上述 數(shù)據(jù)帶入公式 ， 可計(jì)算得最小 上浮 速度 Vmin=。 開放式又稱非充滿式，金屬液不能充滿所有的組元。 表 澆注系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)及尺寸 名稱 結(jié)構(gòu)示意圖 三維 幾何 圖 全封閉式 S 內(nèi) ： S 橫 ： S 直=1： ： 2 半封閉 S 內(nèi) ： S 橫 ： S 直=1： ： 開放式 S 內(nèi) ： S 橫： S 直 =2：2： 1 注：三種澆注系統(tǒng) S 內(nèi) 均為 橫澆道 結(jié)構(gòu) 形式設(shè)計(jì) 根據(jù)楊屹教授實(shí)驗(yàn) [12]，橫澆道形式變化 不利于提高橫澆道 集渣 效果 。 頂 注 雨 淋 式 內(nèi)澆道多，液流分布均勻，對型腔沖擊小 。對于逆齒形集渣包 ， 金屬液流經(jīng)集渣包時 ， 截面積 變大 ，齒形 方向 與流動方向 相反，因此極易產(chǎn)生渦流，渣團(tuán) 隨渦流 卷 入 其中， 最終 停滯在集 渣包內(nèi)。集渣包的 結(jié)構(gòu)及尺寸詳見表 集渣包 結(jié)構(gòu)及尺寸 。粒子設(shè)置時需注意粒子直徑不能大于網(wǎng)格的直徑，這是該軟件的一個 不足之處 。 a)順齒 b)逆齒 c)梯形 d)離心式 圖 不同集渣包仿真過程 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 結(jié)果與分析 16 4 結(jié)果與 分析 模擬仿真結(jié)果 模擬結(jié)果主要包括：進(jìn)入型腔的粒子數(shù) N0、進(jìn)入集渣包的粒子數(shù) N進(jìn)渣率 K、阻渣率 K0以及集渣包的集渣率 K1，其中： K、 K0、 K1計(jì)算如 式 、 、其中 N 為粒子總數(shù)。從結(jié)果看，平直橫澆道集渣效果比變截面和臺階式好，這說明 截面變化及彎曲 都會 對 橫澆道集渣效果 產(chǎn)生不利影響 。從結(jié)果可以看出 集渣包對集渣效果具有明顯的 作用 ，特別是離心式的集渣包使用大大減少了夾雜 。根據(jù)公式 可以知道渣團(tuán)半徑越大上浮速度越快。鑄造工藝 [M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020： 184302. [16] 邱復(fù)興 . 單體鑄造活塞環(huán)環(huán)模及其澆注系統(tǒng) [J]. 內(nèi)燃機(jī)配件 ， 2020 ， 26(4)： 2528. [17] 郎德生 . 離心集渣包澆道在球鐵手輪上的應(yīng)用 [J]. 鑄造 ， 1991， 39（ 3）： 4344. [18] 林方夫 ， 黃列群 ， 郝啟堂 . 渦流集渣現(xiàn)象的研究與分析 [J]. 鑄造 ， 2020， 54（ 4） ： 264266. [19] 崔希文，趙亮 . 離心式集渣包在厚壁小型鑄件生產(chǎn)上的應(yīng)用與設(shè)計(jì) [J]. 鄭州工業(yè)高專學(xué)報(bào) ， 1994， 10（ 2） ： . 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 參考文獻(xiàn) 21 [20] F. . Further Developments of Running Systems for Aluminium Castings[D]. England:The University of Birmingham,2020. [21] ALRAWAHJIN, TRYGGVASONG. Numerical Simulation of Dendritic Solidificati on with Convection: Three dimensional Flow [J] . Journal of Computational Physics, 2020, 19（ 4） : 677696. [22] and Influence in Oxide Film Filling Defects on the Strength of Al7siMg Alloy Castings [J]. Transactions of the American foundry society, 1994,11(4): 341 347. 22 致謝 四年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始 ， 在 即將離校之際 ，我的心情無法平靜，從剛進(jìn)校的毛頭小子到現(xiàn)在成熟穩(wěn)重，我收獲了太多 ,我有太多需要感謝的人。tjA shfP39。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 UE9aQGn8xp$Ramp。 gTXRm6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 UE9aQGn8xp$Ramp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am UE9aQGn8xp$Ramp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuKNamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。 ksv*3tnGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。 ksv*3t nGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。ksv*3t nGK8!z89Am YWpazadNuGK8! z89Am YWpazadNuKNamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK!zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%Mz84! z89Am v^$UE9wEwZQcUE%amp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkum amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gjqv^$UE9wEwZQcUE% amp。 qYpEh5pDx2zVkumamp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。 MuWFA5uxY7JnD6YWRrWwc^vR9CpbK! zn% Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK! zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。cdPq 9JWKf wvGt YM*Jgamp。 馬上即將要答辯，我要特別的感謝一個人 — 周洪老師，我 從不知 道畢業(yè)論文怎么寫 ，到開始進(jìn)入課題到論文的完成，再到 即將進(jìn)行的畢業(yè)論文答辯，我想沒有周老師悉心指導(dǎo)，我的論文是無法完成的，當(dāng)然 我不是您最出色的學(xué)生，而您卻是我最尊敬的老師。 a）當(dāng)量直徑 d=5mm b) 當(dāng)量直徑 d=2mm 圖 粒子在橫澆道運(yùn)動情況 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 結(jié)論 19 5 結(jié)論 1） 橫澆道充滿可以明顯提高集渣 效率，半封閉 式 沖擊小，紊流弱， 金屬液在橫澆道內(nèi) 流動平穩(wěn)