铜合金T形件压力铸造成形数值模拟研究

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T形三通件是电子雷达上的重要零件,对于其成形问题的研究一直是各国学者研究热点。目前,T形三通件的生产工艺是先机械加工主通件和侧通件,再将两者焊接成形。此种生产工艺效率低、成品率低。压力铸造作为一种金属零件的净成形技术,近年来发展迅速。其实质是在高压作用下,使液态或半液态金属以较高的速度充填压铸模型腔,并在压力下成形和凝固而获得铸件的方法。因此考虑用压铸工艺代替目前工艺进行生产T形三通件。本文采用传热-流动-应力耦合的铸造模拟软件PROCAST,对研究零件的充型凝固过程进行了数值模拟,并进行了实验验证。利用模拟结果,可以充分认识充填规律,客观评价模拟结果,有效地预测了压力铸造成形的可行性。首先运用UG软件对T形件进行几何实体造型并导出PARASOLIDS格式文件*.xmt_txt。然后在PROCAST模拟运算环境中,导入该文件,并建立有限元几何模型,对其施加压力铸造的边界条件和初始条件,建立完整的有限元模型,进行压力铸造的充型过程速度场和凝固过程温度场的数值模拟。通过对模拟结果的分析,预测了工件可能具有的缺陷类型和产生位置及其形成原因。最后通过实际压力铸造和砂型铸造以及金属型铸造三种样件试制,发现压力铸造样件缺陷较少,而砂型铸造和金属型铸造样件缺陷较多,此结果对仿真结果进行了进一步的验证。结果证明采用压铸成型工艺进行生产具有可行性。本研究结果对提高铸件质量,降低生产废品率,减少设计和生产成本,增加合作企业的产品竞争力提供了科学依据与手段。
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