專利名稱：一種金屬液凝固過(guò)程中預(yù)測(cè)縮孔的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬液凝固過(guò)程中預(yù)測(cè)縮孔的方法。
背景技術(shù)：
鑄件的凝固過(guò)程除了固液界面遷移外，還伴隨著傳熱、傳質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，鑄件的許多缺陷都與凝固過(guò)程密切相關(guān)。鑄件凝固過(guò)程的計(jì)算機(jī)仿真模擬，可以形象描述這一變化過(guò)程， 對(duì)于分析鑄造缺陷、預(yù)測(cè)鑄件質(zhì)量、優(yōu)化鑄造工藝有積極的作用。目前計(jì)算機(jī)在模擬鑄造過(guò)程中的應(yīng)用主要集中在以下4個(gè)方面充型凝固模擬、 縮孔預(yù)測(cè)、凝固過(guò)程應(yīng)力模擬和凝固過(guò)程微觀組織模擬。其中，縮孔預(yù)測(cè)尤其重要。為了預(yù)測(cè)鑄件縮孔的產(chǎn)生及其程度(縮孔形狀、尺寸)，考慮了縮孔生成的機(jī)理凝固解析是必要的，但是嚴(yán)密的解析非常困難，實(shí)際上往往采用以下幾種簡(jiǎn)易方法來(lái)預(yù)測(cè)它
們的產(chǎn)生1、熱導(dǎo)法。判斷縮孔產(chǎn)生的條件Kd =^rrS Il^ra & 2、壓力梯度法，判斷縮
PBlal 界值。
孔產(chǎn)生的條件E臨界值。3、液體金屬補(bǔ)縮距離法。判斷縮孔產(chǎn)生的條件是液
體金屬補(bǔ)縮有效距離<需要補(bǔ)縮的距離。但是該方法不適用于形狀復(fù)雜的構(gòu)件。4、直接模擬法。判斷縮孔產(chǎn)生的條件是壓力<氣泡發(fā)生臨界壓力，及自由表面下降。該方法的特征是能評(píng)估冒口壓頭，也能評(píng)估多個(gè)冒口的干擾；但是計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，占用內(nèi)存多。另外，也可以
采用O/法或G / 法。上述兩方法判斷縮孔產(chǎn)生的條件是，G/或G /、A7,小于或等于臨界值。但是上述各種方法對(duì)合金尤其是非晶合金凝固過(guò)程縮孔預(yù)測(cè)的精度較低。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)合金凝固過(guò)程縮孔預(yù)測(cè)的精度較低的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種金屬液凝固過(guò)程中預(yù)測(cè)縮孔的方法，該方法對(duì)合金液凝固過(guò)程縮孔預(yù)測(cè)的精度高，并且應(yīng)用范圍廣。本發(fā)明公開(kāi)的金屬液凝固過(guò)程中預(yù)測(cè)縮孔的方法，包括(1)、獲取金屬液的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)；O)、選取進(jìn)行預(yù)測(cè)的單元為當(dāng)前單元，結(jié)合所述溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)，獲取當(dāng)前單元的粘度μ，并獲取補(bǔ)縮距離d和臨界粘度
權(quán)利要求
1.一種金屬液凝固過(guò)程中預(yù)測(cè)縮孔的方法，包括(I)、獲取金屬液的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)；O)、選取進(jìn)行預(yù)測(cè)的單元為當(dāng)前單元，結(jié)合所述溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)，獲取當(dāng)前單元的粘度μ， 并獲取補(bǔ)縮距離d和臨界粘度μ。；(3)、根據(jù)獲得的y、d以及μ。，按照判據(jù)μ彡μ。^d進(jìn)行判斷，如果滿足上述判據(jù)， 可判斷當(dāng)前單元為縮孔單元；其中，e為自然對(duì)數(shù)底。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述步驟(1)中溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)通過(guò)傳熱學(xué)方程計(jì)算得到。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述通過(guò)傳熱學(xué)方程計(jì)算溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)的方法包括(II)、選取任一單元，基于上一時(shí)刻的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)，得出該單元上一時(shí)刻的溫度數(shù)據(jù)； 然后通過(guò)熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射計(jì)算該單元從上一時(shí)刻到當(dāng)前時(shí)刻的總熱量變化值，通過(guò)該總熱量變化值，采用溫度變化方程計(jì)算該單元從上一時(shí)刻到當(dāng)前時(shí)刻的溫度變化值；再基于上一時(shí)刻的溫度數(shù)據(jù)和從上一時(shí)刻到當(dāng)前時(shí)刻的溫度變化值，得到該單元當(dāng)前時(shí)刻的溫度數(shù)據(jù)；所述溫度變化方程為
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，獲取當(dāng)前單元的粘度μ的方法為 結(jié)合溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)，獲取當(dāng)前單元的溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)當(dāng)前單元的溫度數(shù)據(jù)，獲得當(dāng)前單元的粘度μ。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述臨界粘度μ。的獲取方法為針對(duì)固定的金屬材料，基于固定的模型和壓鑄工藝條件，進(jìn)行實(shí)際壓鑄，得到鑄件；對(duì)鑄件進(jìn)行剖分確定鑄件內(nèi)部縮孔的位置和大?。蝗缓?，設(shè)定預(yù)測(cè)臨界粘度，采用基礎(chǔ)判據(jù)μ ^ μ。進(jìn)行模擬分析，獲得包括縮孔位置和大小的模擬結(jié)果，將模擬結(jié)果與鑄件內(nèi)部縮孔的位置和大小進(jìn)行對(duì)照，如果模擬結(jié)果與實(shí)際鑄件中縮孔的位置和大小不相同，則調(diào)整預(yù)測(cè)臨界粘度，再進(jìn)行模擬分析；如果模擬結(jié)果與實(shí)際鑄件中縮孔的位置和大小相同，則該預(yù)測(cè)臨界粘度即為臨界粘度μ。。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述補(bǔ)縮距離d的獲取方法為針對(duì)固定的金屬材料，基于固定的模型和壓鑄工藝條件，進(jìn)行實(shí)際壓鑄，得到鑄件；對(duì)鑄件進(jìn)行剖分確定鑄件內(nèi)部縮孔的位置和大?。蝗缓?，根據(jù)獲取的臨界粘度μ。，設(shè)定預(yù)測(cè)補(bǔ)縮距離，采用判據(jù)μ ^ μ。^d進(jìn)行模擬分析，獲得包括縮孔位置和大小的模擬結(jié)果，將模擬結(jié)果與鑄件內(nèi)部縮孔的位置和大小進(jìn)行對(duì)照，如果模擬結(jié)果與實(shí)際鑄件中縮孔的位置和大小不相同，則調(diào)整預(yù)測(cè)臨界粘度，再進(jìn)行模擬分析；如果模擬結(jié)果與實(shí)際鑄件中縮孔的位置和大小相同，則該預(yù)測(cè)補(bǔ)縮距離即為補(bǔ)縮距離d。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其中，所述進(jìn)行模擬分析的方法包括先進(jìn)行縮孔熔池劃分，然后進(jìn)行收縮量計(jì)算，即可獲得縮孔的位置和大小。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述收縮量計(jì)算方法包括分別計(jì)算液態(tài)收縮量 Vls和凝固收縮量Vss，然后取液態(tài)收縮量Vls和凝固收縮量Vss之和。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，凝固收縮量Vss可按凝固收縮量方程計(jì)算，所述凝固收縮量方程為V ss= V c· Ss 式中Vss為當(dāng)前單元的凝固收縮量，單位為Hl3 ；V。為當(dāng)前單元的體積，單位為m3 ;Ss為金屬的凝固收縮率，單位為％。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，液態(tài)收縮量Vls可按液態(tài)收縮量方程計(jì)算，所述液態(tài)收縮量方程為Vls = Vc . S1 . (T' -τ)式中vis為當(dāng)前單元的液態(tài)收縮量，單位為m3 ；V。為當(dāng)前單元的體積，單位為m3 ；S1為金屬的液態(tài)收縮率，單位為K—1 ；T'為當(dāng)前單元上一時(shí)刻的溫度，單位為K ;τ為當(dāng)前單元當(dāng)前時(shí)刻的溫度，溫度為K。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種金屬液凝固過(guò)程中預(yù)測(cè)縮孔的方法，包括(1)獲取金屬液的溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)；(2)選取進(jìn)行預(yù)測(cè)的單元為當(dāng)前單元，結(jié)合所述溫度場(chǎng)數(shù)據(jù)，獲取當(dāng)前單元的粘度μ，并獲取補(bǔ)縮距離d和臨界粘度μc；(3)根據(jù)獲得的μ、d以及μc，按照判據(jù)μ≥μc·ed進(jìn)行判斷，如果滿足上述判據(jù)，可判斷當(dāng)前單元為縮孔單元；其中，e為自然對(duì)數(shù)底。該方法對(duì)合金液凝固過(guò)程縮孔預(yù)測(cè)的精度高，并且應(yīng)用范圍廣。
文檔編號(hào)B22D11/055GK102294466SQ20101021642
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2010年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月28日
發(fā)明者吳波, 孫亞軒, 郝良品 申請(qǐng)人:比亞迪股份有限公司