專利名稱：金屬液凝固過程中預(yù)測縮孔的方法
金屬液凝固過程中預(yù)測縮孔的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬液凝固過程中預(yù)測縮孔的方法，尤其是一種非晶合金液凝固 過程中預(yù)測縮孔的方法。
背景技術(shù)：
鑄件的凝固過程除了固液界面遷移外，還伴隨著傳熱、傳質(zhì)的運(yùn)動，鑄件的許多缺 陷都與凝固過程密切相關(guān)。鑄件凝固過程的計(jì)算機(jī)仿真模擬，可以形象描述這一變化過程， 對于分析鑄造缺陷、預(yù)測鑄件質(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、凝固過程應(yīng)力模擬和凝固過程微觀組織模擬。其中，縮孔預(yù)測尤其重要。為了預(yù)測鑄件縮孔的產(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易方法來預(yù)測它
們的產(chǎn)生1、熱導(dǎo)法。判斷縮孔產(chǎn)生的條件
權(quán)利要求
1. 一種金屬液凝固過程中預(yù)測縮孔的方法，包括1.獲取金屬液的溫度場數(shù)據(jù)；II、選取進(jìn)行預(yù)測的單元為當(dāng)前單元，結(jié)合所述溫度場數(shù)據(jù)，獲取當(dāng)前單元的粘度μ ； πι、將當(dāng)前單元的粘度μ與金屬液的臨界粘度μ。進(jìn)行比較，當(dāng)滿足μ ^ μ。的關(guān)系 時(shí)，可判斷當(dāng)前單元為縮孔單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求ι所述的方法，其中，所述步驟ι中溫度場數(shù)據(jù)通過傳熱學(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，所述通過傳熱學(xué)方程計(jì)算溫度場數(shù)據(jù)的方法包括IV、選取任一單元，基于上一時(shí)刻的溫度場數(shù)據(jù)，得出該單元上一時(shí)刻的溫度數(shù)據(jù)；然 后通過熱傳導(dǎo)、熱對流、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ΔΓ = -β-，LpV其中Q為總熱量變化值，單位為J，C為金屬的比熱，單位是kJ/kg*°C，P為金屬的密 度，單位是kg/m3，V為當(dāng)前單元的體積，單位是m3 ；V、選取另外的單元，重復(fù)步驟IV，得到另外的單元的溫度數(shù)據(jù)；VI、重復(fù)步驟V，對金屬液的所有單元進(jìn)行計(jì)算，得到金屬液的溫度場數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1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 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)測臨界粘度，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)測臨界粘度，再進(jìn)行模擬；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。
7.根據(jù)權(quán)利要求6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。
8.根據(jù)權(quán)利要求7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Vs = Vc · Ss 式中Vs為當(dāng)前單元的凝固收縮量，單位為m3 ；Vc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％。
9.根據(jù)權(quán)利要求7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V = Vc · Sl · (T' -T)式中V為當(dāng)前單元的液態(tài)收縮量，單位為Hl3 ；Vc為當(dāng)前單元的體積，單位為m3 ;SL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 ；T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)明公開了金屬液凝固過程中預(yù)測縮孔的方法。金屬液凝固過程中預(yù)測縮孔的方法，包括I、獲取金屬液的溫度場數(shù)據(jù)；II、選取進(jìn)行預(yù)測的單元為當(dāng)前單元，結(jié)合所述溫度場數(shù)據(jù)，獲取當(dāng)前單元的粘度μ；III、將當(dāng)前單元的粘度μ與金屬液的臨界粘度μc進(jìn)行比較，當(dāng)滿足μ≥μc的關(guān)系時(shí)，可判斷當(dāng)前單元為縮孔單元。通過上述方法，對金屬液凝固過程中縮孔預(yù)測的精度高。并且該方法可以對各種晶體或非晶合金熔液的凝固過程進(jìn)行預(yù)測，應(yīng)用范圍廣。
文檔編號G01N25/00GK102072914SQ20091010982
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月23日
發(fā)明者吳波, 孫亞軒, 宮清, 郝良品 申請人:比亞迪股份有限公司