本技术介绍了一种用于模拟连续铸造过程的计算机辅助方法。该方法通过设定金属液态注入模具时的初始温度以及模具在金属入口处的初始温度,构建模拟模型。该技术旨在提高铸造效率和质量,通过计算机模拟优化铸造过程。
背景技术
铸造是指将固态金属熔化为液态后,在压力或重力的作用下将金属液体浇铸到一定形状和尺寸的铸造模具型腔中,待其冷却凝固后,以获得零件或毛坯的金属加工工艺方法。铸造在制造业中具有广泛的应用。铸造过程计算机模拟是指用数值技术模拟铸件在铸造模具型腔中的浇注填充、凝固过程,获得金属液在型腔中的流动填充,以及铸件和模具的温度变化,预测铸件的凝固组织、力学性能,获得主要工艺参数对铸件凝固组织影响的定量关系,从而为优化铸造工艺和最佳的质量控制提供理论依据。常规铸造工艺是间歇式的加工过程,其计算机模拟流程是1、建立铸造零件和模具的数值模型;2、设置铸造时金属液和模具的初始条件和边界条件,3、进行金属液在模具型腔中流动填充的数值模拟计算,获得不同时刻金属液在模具型腔中的流动填充以及温度变化等情况;4、进行铸件和模具温度以及铸件凝固的数值模拟计算,获得不同时刻铸件和模具的温度变化、以及铸件的凝固及组织变化等情况。5、可以根据不同时刻铸件的流动填充、温度变化、凝固过程、组织变化等情况进行铸造过程的工艺规律分析。
金属连续铸造是将熔融的金属液,从一端不断浇入结晶器的金属型腔中,逐渐凝固后,连续不断地从结晶器的另一端拉出,它可获得任意长或特定长度的截面不变的铸件,如图1所示。
金属连续铸造过程与一般铸造过程相比,在金属液的流动和凝固、铸件与模具关系上存在显著的不同。金属连续铸造过程中,金属液相对于结晶器的模具基本不产生流动,但会随模具同步转入下一个位置,逐步冷却凝固直到最终从模具中出来,任意时刻铸件和模具的温度等各场量在结晶器相应区域中的空间分布是几乎完全相同的。采用常规的铸造计算机模拟方法不能对金属连续铸造过程进行计算机模拟而获得不同时刻铸件的流动填充、温度变化、凝固过程、组织变化等情况。
且在金属连续铸造计算机模拟的过程中,如以结晶器中一小段金属为对象进行数值模拟分析,因为金属随时在移动,且从入口到出口温度条件都在变化,难以处理分析对象部分与前后金属之间的导热关系和温度边界条件;如以结晶器中整段金属为对象进行数值分析,则因为金属的随时移动,入口有新的金属流入,出口有金属拉出,且金属移动时在不同位置的温度条件是不同的,所以难以施加温度边界条件。
实现思路