專利名稱：一種鋁合金熔液變流量電磁低壓充型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明應(yīng)用于金屬鑄造領(lǐng)域，尤其是涉及一種鋁合金熔液變流量電磁低壓充型方法。
背景技術(shù)：
在鑄造領(lǐng)域中，對(duì)于形狀復(fù)雜的鑄件，其型腔結(jié)構(gòu)也是復(fù)雜多變的，不同高度對(duì)應(yīng)的鑄件截面積均不相同。目前低壓充型方法中，其工藝曲線是一條斜率為定值的線段(見(jiàn)下圖)，也就是利用傳統(tǒng)公式計(jì)算出鑄件充型過(guò)程中所需要的壓力后，ΔΡ以一個(gè)固定值增加，在此過(guò)程中，這種工藝方法就是忽略了零件的形狀特點(diǎn)，如果零件為較復(fù)雜的薄壁型鑄件，卻在鑄件各個(gè)截面變化較大時(shí)仍然以不變的充型速率進(jìn)行充型，那么在充型過(guò)程中容易產(chǎn)生噴濺、卷氣，降低鑄件質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鋁合金熔液變流量電磁低壓充型方法，解決以往鑄造過(guò)程中出現(xiàn)的噴濺、卷氣現(xiàn)象，保證鑄件質(zhì)量。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)—種鋁合金熔液變流量電磁低壓充型方法，應(yīng)用于先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域，其具體流程是對(duì)鑄件及工藝圖進(jìn)行三維建模；生成三維STL數(shù)據(jù)文件；根據(jù)鑄件每一層剖分的大小計(jì)算出該層對(duì)應(yīng)的鑄件高度(h)、截面積(S)以及周長(zhǎng)(1)和每個(gè)高度對(duì)應(yīng)的當(dāng)量直徑(d) 并利用每處的當(dāng)量直徑值，計(jì)算出平均等流管的直徑，從而將復(fù)雜的截面突變型鑄件轉(zhuǎn)化成為等流管型的簡(jiǎn)單鑄件；依據(jù)平板鑄件數(shù)值模擬得到的鑄件型腔面積與內(nèi)澆口面積比值對(duì)應(yīng)的內(nèi)澆口臨界入口速度值的規(guī)律曲線，得到鑄件入口處的速度值；再利用流體力學(xué)實(shí)際液體伯努利方程進(jìn)行不同界面處壓力的計(jì)算，從而確定出鑄件的變流量充型工藝P_t曲線；根據(jù)變流量P_t曲線利用電磁力控制金屬液低壓充型。其中，各步驟的主要技術(shù)方案如下采用UG，PROE, Solidffwork, Ideas等三維造型軟件進(jìn)行三維建模；
三維建模采用STL(stereo lithography)文件格式；利用vc++語(yǔ)言開發(fā)截面積計(jì)算軟件，計(jì)算不同高度層對(duì)應(yīng)的截面積、周長(zhǎng)和每個(gè)高度對(duì)應(yīng)的當(dāng)量直徑；依據(jù)平板鑄件數(shù)值模擬得到的鑄件型腔面積與內(nèi)澆口面積比值對(duì)應(yīng)的內(nèi)澆口臨界入口速度值的規(guī)律曲線，得到鑄件入口處的速度值；根據(jù)鑄件充型百分比每一分段處對(duì)應(yīng)的的充型時(shí)間，結(jié)合已經(jīng)計(jì)算出的每部分壓力，得到變流量P-t曲線，再進(jìn)行模擬校正。根據(jù)伯努利方程及連續(xù)性方程計(jì)算不同截面的壓力P。本發(fā)明的有益效果在于可實(shí)現(xiàn)鋁合金熔液平穩(wěn)充型、保證產(chǎn)品質(zhì)量。根據(jù)前文描述，將本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)描述如下(1)鑄件三維建模采用目前通用的三維建模軟件如UG，PROE, Solidffwork, Ideas三維造型軟件進(jìn)行三維圖的繪制。(2)三維STL文件STL(stereo lithography)文件格式是SLA設(shè)備生產(chǎn)廠家美國(guó)3D系統(tǒng)公司提出的一種用于CAD模型的文件格式，是通過(guò)對(duì)CAD實(shí)體模型或曲面模型進(jìn)行表面三角化離散得到的，相當(dāng)于用一種全由小三角形面片構(gòu)成的多面體近似原CAD模型。從幾何上看，它是用眾多三角形小平面來(lái)形成三維形體的表面，每個(gè)三角形面片用三個(gè)頂點(diǎn)表示。每個(gè)頂點(diǎn)由其坐標(biāo)(X，y，ζ)表示，由于必須指明材料包含在面片的哪一邊，所以每個(gè)三角形面片還必須有一個(gè)法向，用(lx，ly，lz)表示。在STL文件中它提供了每一個(gè)小三角形的三個(gè)頂點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)值以及描述小三角形方向的平面外法線矢量。(3)建立尺寸柱狀圖利用vc++語(yǔ)言開發(fā)截面積計(jì)算軟件，能計(jì)算出不同高度層對(duì)應(yīng)的截面積、周長(zhǎng)和每個(gè)高度對(duì)應(yīng)的當(dāng)量直徑。根據(jù)鑄件的三維STL文件，分析建立澆注系統(tǒng)位置，對(duì)于復(fù)雜鑄件，其型腔結(jié)構(gòu)是復(fù)雜多變的，不同高度對(duì)應(yīng)的鑄件截面積不相同。采用截面積計(jì)算軟件，繪制出隨著高度變化的S-H，L-H, D-H的柱狀圖然。其中H為鑄件高度、S為截面積，L為周長(zhǎng)，D為每個(gè)高度對(duì)應(yīng)的當(dāng)量直徑。根據(jù)曲線分布圖將鑄件按照截面積變化情況(一般截面積比超過(guò)2 1 時(shí)，可以認(rèn)為鑄件截面積發(fā)生了突變)進(jìn)行合理分段。(4)確定鑄件鑄件入口處的速度值依據(jù)平板鑄件數(shù)值模擬得到的鑄件型腔面積與內(nèi)澆口面積比值對(duì)應(yīng)的內(nèi)澆口臨界入口速度值的規(guī)律曲線，得到鑄件入口處的速度值。下圖為平板厚度不變，型腔寬度不變化時(shí)，得到的內(nèi)澆口臨界入口速度值的規(guī)律，但是若是壁厚變化，寬度不變的鑄件的內(nèi)澆口入口速度值規(guī)律是不一樣的。另外此結(jié)果是應(yīng)用在直流平面電磁泵上的，因此考慮的內(nèi)澆口截面直徑均為3cm。
權(quán)利要求
1.一種鋁合金熔液變流量電磁低壓充型方法，應(yīng)用于先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于 其充型流程分為以下幾部分對(duì)鑄件及工藝圖進(jìn)行三維建模；生成三維STL數(shù)據(jù)文件；根據(jù)鑄件每一層剖分的大小計(jì)算出該層對(duì)應(yīng)的鑄件高度(h)、截面積(s)以及周長(zhǎng)(1)和每個(gè)高度對(duì)應(yīng)的當(dāng)量直徑(d)并利用每處的當(dāng)量直徑值，計(jì)算出平均等流管的直徑，從而將復(fù)雜的截面突變型鑄件轉(zhuǎn)化成為等流管型的簡(jiǎn)單鑄件；依據(jù)平板鑄件數(shù)值模擬得到的鑄件型腔面積與內(nèi)澆口面積比值對(duì)應(yīng)的內(nèi)澆口臨界入口速度值的規(guī)律曲線，得到鑄件入口處的速度值；利用流體力學(xué)實(shí)際液體伯努利方程進(jìn)行不同界面處壓力的計(jì)算，從而確定出鑄件的變流量充型工藝Ρ-t曲線；根據(jù)變流量P_t曲線利用電磁力控制金屬液低壓充型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金熔液變流量電磁低壓充型方法，其特征在于，采用UG，PROE, Solidffwork, Ideas等三維造型軟件進(jìn)行三維建模。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金熔液變流量電磁低壓充型方法，其特征在于，三維建模采用STUstereo lithography)文件格式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金熔液變流量電磁低壓充型方法，其特征在于，利用vc++語(yǔ)言開發(fā)截面積計(jì)算軟件，計(jì)算不同高度層對(duì)應(yīng)的截面積、周長(zhǎng)和每個(gè)高度對(duì)應(yīng)的當(dāng)量直徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金熔液變流量電磁低壓充型方法，其特征在于，依據(jù)平板鑄件數(shù)值模擬得到的鑄件型腔面積與內(nèi)澆口面積比值對(duì)應(yīng)的內(nèi)澆口臨界入口速度值的規(guī)律曲線，得到鑄件入口處的速度值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金熔液變流量電磁低壓充型方法，其特征在于，根據(jù)伯努利方程及連續(xù)性方程計(jì)算不同截面的壓力P。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金熔液變流量電磁低壓充型方法，其特征在于，根據(jù)鑄件充型百分比每一分段處對(duì)應(yīng)的的充型時(shí)間，結(jié)合已經(jīng)計(jì)算出的每部分壓力，得到變流量P-t曲線，再進(jìn)行模擬校正。
全文摘要
一種鋁合金熔液變流量電磁低壓充型方法，應(yīng)用于先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域，其具體流程是對(duì)鑄件及工藝圖進(jìn)行三維建模；生成三維STL數(shù)據(jù)文件；根據(jù)鑄件每一層剖分的大小計(jì)算出該層對(duì)應(yīng)的鑄件高度(h)、截面積(s)以及周長(zhǎng)(1)和每個(gè)高度對(duì)應(yīng)的當(dāng)量直徑(d)并利用每處的當(dāng)量直徑值，計(jì)算出平均等流管的直徑，從而將復(fù)雜的截面突變型鑄件轉(zhuǎn)化成為等流管型的簡(jiǎn)單鑄件；依據(jù)平板鑄件數(shù)值模擬得到的鑄件型腔面積與內(nèi)澆口面積比值對(duì)應(yīng)的內(nèi)澆口臨界入口速度值的規(guī)律曲線，得到鑄件入口處的速度值；再利用流體力學(xué)實(shí)際液體伯努利方程進(jìn)行不同界面處壓力的計(jì)算，從而確定出鑄件的變流量充型工藝P-t曲線；根據(jù)變流量P-t曲線利用電磁力控制金屬液低壓充型。本發(fā)明的有益效果在于可實(shí)現(xiàn)鋁合金熔液平穩(wěn)充型、在充型過(guò)程中不容易產(chǎn)生噴濺、卷氣現(xiàn)象，保證鑄件質(zhì)量。
文檔編號(hào)B22D18/04GK102266933SQ20101019099
公開日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者侯擊波, 黨驚知, 徐宏, 楊晶, 毛紅奎, 鄭晚晴 申請(qǐng)人:北京北方恒利科技發(fā)展有限公司