模具外文翻译-铝合金半固体压铸模具充型过程的测量方法和模拟

宁波大红鹰学院 毕业设计（论文）外文翻译 所在学院： 机械与电气工程学 院 班 级： 姓 名 ： 学 号： 指导教师 ： 合作导师 ： 年 月 日 of of o of in in of of by of to to of By of in in or in it in be of an in A1 1 1 6is a on of as of a of in of of To of of in to be by To to of to to of an in of As of in l at of 2 n of l to by 00 t in 356 in is To of in in of of of of of 1 of on of by of by 00 91 of in 1 0】by in of O to 3 1 of he of in to in of of 1， 0 2， 0 3， 0 4 5 m s 2(a 、 by as 1(b、 as an As in as 2 of in 2 0 3 m s， in is 1 m s To of in 25 07 m s 2(b) 2， of in in 25 m s is in a of 1 m s is in of as of O as to of in of of is in 3 2 of of in 25 m s 3 to of t=148 0 S of as 4(a)in it is to of is to in be of in is 4(b) up is of a is a to 4 1is to on of is a to to is to is to as a to of in of by 5 in in of is 3 of to to of 3 3 of s a in be in to 50000 by is to in e g of to be to In in of of is 6 43 000 of of mm in in mm in to be in by To by 7 to of is in is to be or be in is of in as as is to to of is to of an in of mm 0mm，of in a 10t of of of 8 It be of by is by is No in of in We to of of in 4 he of of in by of an of be by to in in of It is is an of of in of of in 1) 2004： 242 (2) 004： 4(3) of 0Si by 2006， 26(7)： 428 430 (4) G K D 8 2004 (5)， ， ， ， ， M of a in a 8 2004 (6) e ， a l Si 2006， 26(6)： 357 360 ( (7)， ， ， of of 8 2004 (8)on of 2003： 85 90 (9)o 2005：卜 2 (10) 2002 ( 铝合金半固体压铸模具充型过程的测量方法和模拟 摘要 ： 为了了解半固体浆料在模具型腔的的流动踪迹，在模具型腔中插入了一些热电偶，并且由热电偶的反应时间显示出了液体流的 状态 。由试验和计算的比较来得出填充的时间和速率。 引入基于 计算机模拟技术 预测注射成型工艺 和预防在试制各种零件时产生 的 缺陷。 通过比较在试验和模拟中零件表面及观察由 x 射线或显微镜探测内部缺陷和模拟中得到的流场，显 示出模拟和实验上达成了很好的一致。对由模具填充引起的铸造缺陷能够实行正确的预测和提议适当的指导。半固体压铸过程数字可视化的实现对关于优化技术计划上起着重要的作用。 关键词： 模具填充；模拟；半固体工艺；铝合金 1 介绍 带有不同特色的半固体压铸工艺是基于 一般的熔融金属压铸 发展成的一种成形技术，已逐渐成为成熟 材料 的制备工艺 。 与传统的压铸技术比较，在半固体压铸工艺方面有许多没有解决的理论和技术问题。尤其是因为浇注系统的设计没有成熟的数据，且熔融金属的系统设计数据是临时使用的。为了了解半固体压铸的充型过程，需要测量 半固体熔融金属在模具型腔的充型踪迹来储存一些实验的基本数据。为了优化充型过程，为了模腔的设计，为了预测和解决与液态 和凝固有关的铸造缺陷，计算机仿真技术的引入将会提高半固体压铸水平和产品质量上扮演一个有效促进的角色。作为测试样品和实际部分是系统 尝试 的一个步骤，在铝合金的试制中使用计算机仿真技术目的是为了优化成型技术和改善产品质量。 2 方法 一个围绕多位置中频感应的设备把铝棒加热为半固体状态，然后用我们实验室 500t 的压铸机压铸成型。这个试样中使用到的化学成分如表 1 所示。热电偶被插入到模腔中的不同位置来测量半 固体熔融金属在模腔中的充型轨迹，反应时间显示流体到达。试验件的外形和热电偶的插入位置在图 1 显示。实际零件的试制将会在我们组已经完成的工作基础上进行。工业控制计算机将会以 100 点 /秒的高记录速度记录下试验中热电偶的反应时间。压铸模拟软件 已 已被用于半固体压铸填充加工的模拟中。模拟时主要的物理特性和计算条件显示于表 模拟软件提供的标准库可用于物理特性的选择。 图 1 试件外廓（ a） 3型（ b）标记的点 3 结果和讨论 型轨迹的测量方法和实验与模拟的比较 为了了解以两种充型方式（慢压和快压）被测量和计算的填充轨迹，标记热电偶的反应时间，且将实验和模拟的结果（压射充头的临时平均速度分别是 s）分别通过绘制（实验）和画图（模拟）分别显示于表 2（ a），图 1（ b）上。显示在图 1（ b）上的点 1 被看做初始参考点（ 0 点），相对的填充时间（纵坐标），熔融金属达到另外的点和达到图 2 参考图中的点 1 在时间上不同。充头平均的推动速度是 s，而且有一个慢的将近 0.1 m/s。为了比较在试验和模拟中的推动速度的不同， s 的推动速度的反应时间是另外计算的，结果在图 2（ b）中显示。根据图 2 所示，在快压中，当推动速度被设为 s 时，试验和计算的结果相当一致，但是在慢压中有些是有一点区别。在慢压中，速度大约 s 几乎就能被接 受。这些平均推动速度准备用于以后模拟的初始数据来提高计算的精确性。因为在慢压条件下，一些充型缺陷经常存在于压铸件表面，快压主要用于发展实际零件。 型工艺模拟和压铸缺陷分析 平均推动速度为 s 的一些列结果在图 3 计算和显示。 图 3 模具填充的模拟结果（ s） :（ a） t=（ b） t=（ c）t=（ d） t=（ e） t=（ f） t=这个模拟过程可以观察到在充型过程中气体的紊乱和掺杂。根据 t=图 4显示）得出，两种充型类型和闭环的不充填区域非常相似。 所以在模拟的帮助下来展示充型工艺十分可靠，也就是说，在数值方面的 可见性可能会实现。在另一个样品上的模拟和 果显示在图 4（ b）。混乱痕迹是充型不足后的一种残留痕迹，显示了在充型工艺中一种中途紊乱的状态。这是间接观察充型工艺的一种可视化方法。由图 4（ b）的模拟结果得出，稍后填充的部分比较于 周围较紊乱的状态更容易混入气体和不好的填充；模拟紊乱的区域有一点偏左与 拟和实验中更好的进一步证明模拟能够成为非常有用的工具，来帮助设计计划和提出缺陷的反措施。 图 4 填充工艺在模拟和实验中的比较：（ a）填充表面（ b） x 射线探测和模拟的横截面 试件上局部压铸缺陷的分布用显微镜进行了详细的观察，结果显示在图 5。 图 5 试件局部表面缺陷分析（ a）位置分析（ b）分布图片（ c）显微镜的低放大 试件上的压铸缺陷在两边上发现的比在中间的多很多。图 3 填充工艺的模拟明显显示了动荡和气体掺 杂对压铸缺陷分布的影响。因此，充型条件对半固体压铸的质量非常重要。 车零部件的发展 在这项研究中汽车零部件作为一个点来说，开发的样品必须测试结构疲劳强度和要求通过顾客要求的 450000 周期。因为这种零件的形状相当复杂，而且容易形成与充型工艺有关的压铸缺陷，充型计划设计需要被优化来发展制造令人满意的产品。在结构框架疲劳试验中，压铸前面有一部分曾经裂纹显示在图 6. 结构框架疲劳试验后这个后方支架产生裂纹，并且它的裂纹仅仅是穿过了浇注口。因为冷隔横截面的深度大约是 1度是 7观察到裂纹的延伸区 域，这个位置的裂纹源考虑用破损分析。估计可能导致的结果，用计算机模拟详细分析了填充工艺，结果在图 7 显示。 图 6 在结构疲劳试验中的裂纹位置 （未填充连续出现在浇注前面） 图 7 后方支撑部分填充工艺的模拟结果 依据模拟结果，在充型工艺过程中浇注前方趋于不是连续充型。型腔中的空气很容易掺进冷隔并形成未充型区域。 这一立场是 与 疲劳断裂框架疲劳实验完全一致的 。因此，改善浇注口附近充型应尽可能得快对于提高压铸疲劳特性相当重要。这一重要的消息是提供给优化充型方法这一部分的。为了得到优化的充型方案对不同的充行方案进行连 续模拟（浇注系统），优化方案（浇注厚度由 6加到 10注形状也得到了适当的改善，但是其他的技术参数是临时修改的）在许多提出的方案中选择。在填充工艺中的流量模拟和压铸部件的 x 射线探测结果在图 8 显示。 能清楚了解浇注前方区域能够比前面的方案更快速地提供优化方案，并且要求更好的充型状态。 X 射线探测发现在浇注前方区域和其他区域没有缺陷。我们 有足够的理由相信适当的使用计算机模拟能够缩短半固体模具这一阶段的发展并且改善产品质量。这种方法已经经常适用于半固体压铸发展了，在我们的研究小组中还有其他相