[发明专利]一种模拟铝合金砂型铸造过程的缩孔缺陷预测方法

说明书

本发明涉及一种模拟铝合金砂型铸造过程的缩孔缺陷预测方法，是针对铝合金砂型铸造过程中的缩孔缺陷，在实际铸造之前进行模拟预测，有利于在实际铸造中减少铸造缺陷；以计算机语言VC++为开发平台编写程序，进行计算机运行，得出预测结果，展现铝合金铸件砂型铸造中缩孔缺陷的分布情况和尺寸，此预测方法使用设备少，计算方法通用、合理，计算速度快，模拟结果准确，适合铝合金铸件砂型铸造下缩孔缺陷预测。

技术领域

本发明涉及一种模拟铝合金砂型铸造过程的缩孔缺陷预测方法，属于铝合金 砂型铸造工艺优化及计算的技术领域。

背景技术

铝合金砂型铸造是铝合金金属液流入铸型凝固后获得预期形状、尺寸和性能 零件的一种铸造方法；工艺过程是：铝合金金属液通过浇口先后经过直浇道、横 浇道、内浇道流入型腔，充满整个型腔，直到铸件完全冷却凝固后得到预期铸件。

铝合金金属液凝固时由于其收缩过程中补缩不足会产生缩孔，缩孔的形成造 成铸件缺陷，严重影响铸件的质量；铝合金金属液凝固过程中缩孔的形成是一个 复杂的过程，需要用数值模拟仿真的方法展现其形成的整个过程，精确预测铝合 金金属液凝固过程形成缩孔的分布和尺寸，为优化工艺、模具设计和预防、减少 铸件缺陷提供理论依据。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对铝合金砂型铸造过程存在的缩孔缺陷，根据铝合金砂型 铸造凝固过程特点，通过建立数学模型和程序计算，展现缩孔的形成过程，对铝 合金哑铃状铸件在凝固过程中形成缩孔的分布和尺寸进行预测，为优化工艺、模 具设计、预防和减少铸件缺陷提供理论依据。

技术方案

(1)获得铝合金哑铃状铸件

①预制砂型铸造模具

制备哑铃状木模并成型；用砂纸打磨木模表面，使表面光洁；以哑铃状木模 为成型模型，用呋喃树脂砂制作砂型模具，并在砂型模具浇口设置氧化锆滤网浇 口，备用；

①熔炼铝合金熔液

称取铝合金5kg±0.1kg，置于熔炼坩埚中，加热至720℃±2℃，并对熔液进 行搅拌，采用六氯乙烷除气，随后除渣，静置5min；铝合金熔液温度降至 690℃±2℃，待用；

③砂型铸造

将铝合金熔液注入砂型模具浇口，金属液进入模具型腔并充满型腔；

④冷却及取出铸件

浇铸后，将模具及其内的铸件置于自然空气中冷却至25℃；冷却后开模，取 出哑铃状铸件；

⑤清理铸件表面

用金属刷清理铸件表面、用机械切除铸件余头、用砂纸打磨铸件表面，使表 面清洁，哑铃状铸件成型；

(2)建立缩孔缺陷预测模型

①建立三维模型、粒子离散及初始化

首先利用建模软件建立三维实体，然后对铸型、型腔内铝合金熔液进行粒子 离散，设置粒子的初始属性，具体步骤如下：

1)三维实体的建立

用三维建模软件建立铸型、型腔内的铝合金熔液的三维模型；

2)粒子离散及设置粒子的初始参数

三维建模软件导出三维实体，经过粒子离散，确定粒子初始位置；根据粒子 类型不同，设置不同属性粒子的初始压力、密度、粘度、初始温度、导热系数、 比热容；并确定时间步长和初始光滑长度值，并规定每5000个时间步长为一个 计算阶段；铸型粒子为固壁边界粒子，采用排斥力法处理边界；

②建立链表搜索方法