半固态流中计算机仿真研究

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1国内外研究现状

目前,国内外许多学者在对流变压铸成形技术进行研究的过程中,总结出影响和制约流变压铸技术工业化应用的主要问题在于浆料制备方法及定量浇注技术上的改进、合理压铸工艺参数的确定、浇注过程的控制和系统设计等方面。另有,我国对镁基复合材料半固态流变成形组织、性能与浆料的固相率对成形技术的影响规律缺乏认识。

2流变压铸的特点和发展前景

半固态压铸成形技术有两种,分别是触变压铸和流变压铸。触变压铸是将半固态浆料冷却凝固在进行二次加热成形。流变压铸是将半固态浆料直接转移到压射室进行加热压铸成形。在能耗方面,流变压铸不需要进行二次重熔加热,不会造成在二次加热时的表面氧化,减少了额外的加工费用;流变压铸浆料比触变压铸浆料有更高的液相率,充型能力更好;余料、废料等可以回收利用。因此,流变压铸较触变压铸高效、耗能小、成本低、工艺简单,正是当前能源、环境的紧迫压力下正所需要的,更加适应未来的发展趋势。因此,流变压铸是未来半固态成形的重要发展方向,该技术应不断地改进和完善。

3半固态流变压铸的计算机仿真研究

压铸充型是在封闭金属型内完成的,传输比较复杂,可能会导致检测充型流动过程的结果不精确等,然而,计算机仿真技术可以对充型凝固过程进行动态显示,预测铸件缺陷可能出现的位置。镁基复合材料半固态在计算机仿真技术的辅助下,利用半固态成形过程中出现的物理、化学现象,如传热过程、流动过程、预测充型缺陷等数据信息进行分析,优化成形工艺。本项目是通过商业软件ProCAST对镁基复合材料半固态压铸成形的过程进行数值模拟,模拟流变压铸成形过程中半固态金属基材料的流动过程,分析浆料在型腔中的运动规律,适当的调整一些参数,即控制剪切速率、温度等。例如,当半固态浆料受到某个特定的剪切速率的作用时,具有良好的流动性,这种流动特性是由表观粘度来表征的。此外,表观粘度还与温度、固相率等有关。通过实验对比可以看出流变压铸件较液态压铸件没有明显的缩孔和疏松。例如半固态充型过程的压力分布。半固态充型过程平稳,呈层流特征,成形件组织致密均匀、性能优良。半固态充型过程的压力在推进的方向上逐渐降低。半固态压因此,对镁基复合材料半固态流变压铸成形进行计算机仿真研究对获得低成本,高质量,高效率的铸件有很大的意义。

4结语

通过数值模拟得知,半固态压铸成形内部结构紧密,分布均匀,设置合理的参数,避免冷隔缺陷,充型过程平稳。适当可以从新技术、新思路入手,从浆料制备与成形分离、成形过程参数的合理设置等方面进行思考,研究开发新型的半固态流变压铸系统。利用计算机技术进行高效地计算和仿真研究会成为以后的一个发展趋势,理论结合实际,将半固态压铸成形技术广泛并真正地应用到工业生产中。

作者：胡亚平 袁露 单位：江西农业大学