专利名称：一种铝合金熔液变流量电磁低压充型方法
技术领域：
本发明应用于金属铸造领域，尤其是涉及一种铝合金熔液变流量电磁低压充型方法。
背景技术：
在铸造领域中，对于形状复杂的铸件，其型腔结构也是复杂多变的，不同高度对应的铸件截面积均不相同。目前低压充型方法中，其工艺曲线是一条斜率为定值的线段(见下图)，也就是利用传统公式计算出铸件充型过程中所需要的压力后，ΔΡ以一个固定值增加，在此过程中，这种工艺方法就是忽略了零件的形状特点，如果零件为较复杂的薄壁型铸件，却在铸件各个截面变化较大时仍然以不变的充型速率进行充型，那么在充型过程中容易产生喷溅、卷气，降低铸件质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种铝合金熔液变流量电磁低压充型方法，解决以往铸造过程中出现的喷溅、卷气现象，保证铸件质量。本发明的目的是通过以下技术方案来实现—种铝合金熔液变流量电磁低压充型方法，应用于先进制造技术领域，其具体流程是对铸件及工艺图进行三维建模；生成三维STL数据文件；根据铸件每一层剖分的大小计算出该层对应的铸件高度(h)、截面积(S)以及周长(1)和每个高度对应的当量直径(d) 并利用每处的当量直径值，计算出平均等流管的直径，从而将复杂的截面突变型铸件转化成为等流管型的简单铸件；依据平板铸件数值模拟得到的铸件型腔面积与内浇口面积比值对应的内浇口临界入口速度值的规律曲线，得到铸件入口处的速度值；再利用流体力学实际液体伯努利方程进行不同界面处压力的计算，从而确定出铸件的变流量充型工艺P_t曲线；根据变流量P_t曲线利用电磁力控制金属液低压充型。其中，各步骤的主要技术方案如下采用UG，PROE, Solidffwork, Ideas等三维造型软件进行三维建模；
三维建模采用STL(stereo lithography)文件格式；利用vc++语言开发截面积计算软件，计算不同高度层对应的截面积、周长和每个高度对应的当量直径；依据平板铸件数值模拟得到的铸件型腔面积与内浇口面积比值对应的内浇口临界入口速度值的规律曲线，得到铸件入口处的速度值；根据铸件充型百分比每一分段处对应的的充型时间，结合已经计算出的每部分压力，得到变流量P-t曲线，再进行模拟校正。根据伯努利方程及连续性方程计算不同截面的压力P。本发明的有益效果在于可实现铝合金熔液平稳充型、保证产品质量。根据前文描述，将本发明的技术方案进行详细描述如下(1)铸件三维建模采用目前通用的三维建模软件如UG，PROE, Solidffwork, Ideas三维造型软件进行三维图的绘制。(2)三维STL文件STL(stereo lithography)文件格式是SLA设备生产厂家美国3D系统公司提出的一种用于CAD模型的文件格式，是通过对CAD实体模型或曲面模型进行表面三角化离散得到的，相当于用一种全由小三角形面片构成的多面体近似原CAD模型。从几何上看，它是用众多三角形小平面来形成三维形体的表面，每个三角形面片用三个顶点表示。每个顶点由其坐标(X，y，ζ)表示，由于必须指明材料包含在面片的哪一边，所以每个三角形面片还必须有一个法向，用(lx，ly，lz)表示。在STL文件中它提供了每一个小三角形的三个顶点的绝对坐标值以及描述小三角形方向的平面外法线矢量。(3)建立尺寸柱状图利用vc++语言开发截面积计算软件，能计算出不同高度层对应的截面积、周长和每个高度对应的当量直径。根据铸件的三维STL文件，分析建立浇注系统位置，对于复杂铸件，其型腔结构是复杂多变的，不同高度对应的铸件截面积不相同。采用截面积计算软件，绘制出随着高度变化的S-H，L-H, D-H的柱状图然。其中H为铸件高度、S为截面积，L为周长，D为每个高度对应的当量直径。根据曲线分布图将铸件按照截面积变化情况(一般截面积比超过2 1 时，可以认为铸件截面积发生了突变)进行合理分段。(4)确定铸件铸件入口处的速度值依据平板铸件数值模拟得到的铸件型腔面积与内浇口面积比值对应的内浇口临界入口速度值的规律曲线，得到铸件入口处的速度值。下图为平板厚度不变，型腔宽度不变化时，得到的内浇口临界入口速度值的规律，但是若是壁厚变化，宽度不变的铸件的内浇口入口速度值规律是不一样的。另外此结果是应用在直流平面电磁泵上的，因此考虑的内浇口截面直径均为3cm。
权利要求
1.一种铝合金熔液变流量电磁低压充型方法，应用于先进制造技术领域，其特征在于 其充型流程分为以下几部分对铸件及工艺图进行三维建模；生成三维STL数据文件；根据铸件每一层剖分的大小计算出该层对应的铸件高度(h)、截面积(s)以及周长(1)和每个高度对应的当量直径(d)并利用每处的当量直径值，计算出平均等流管的直径，从而将复杂的截面突变型铸件转化成为等流管型的简单铸件；依据平板铸件数值模拟得到的铸件型腔面积与内浇口面积比值对应的内浇口临界入口速度值的规律曲线，得到铸件入口处的速度值；利用流体力学实际液体伯努利方程进行不同界面处压力的计算，从而确定出铸件的变流量充型工艺Ρ-t曲线；根据变流量P_t曲线利用电磁力控制金属液低压充型。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金熔液变流量电磁低压充型方法，其特征在于，采用UG，PROE, Solidffwork, Ideas等三维造型软件进行三维建模。
3.根据权利要求1所述的一种铝合金熔液变流量电磁低压充型方法，其特征在于，三维建模采用STUstereo lithography)文件格式。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金熔液变流量电磁低压充型方法，其特征在于，利用vc++语言开发截面积计算软件，计算不同高度层对应的截面积、周长和每个高度对应的当量直径。
5.根据权利要求1所述的一种铝合金熔液变流量电磁低压充型方法，其特征在于，依据平板铸件数值模拟得到的铸件型腔面积与内浇口面积比值对应的内浇口临界入口速度值的规律曲线，得到铸件入口处的速度值。
6.根据权利要求1所述的一种铝合金熔液变流量电磁低压充型方法，其特征在于，根据伯努利方程及连续性方程计算不同截面的压力P。
7.根据权利要求1所述的一种铝合金熔液变流量电磁低压充型方法，其特征在于，根据铸件充型百分比每一分段处对应的的充型时间，结合已经计算出的每部分压力，得到变流量P-t曲线，再进行模拟校正。
全文摘要
一种铝合金熔液变流量电磁低压充型方法，应用于先进制造技术领域，其具体流程是对铸件及工艺图进行三维建模；生成三维STL数据文件；根据铸件每一层剖分的大小计算出该层对应的铸件高度(h)、截面积(s)以及周长(1)和每个高度对应的当量直径(d)并利用每处的当量直径值，计算出平均等流管的直径，从而将复杂的截面突变型铸件转化成为等流管型的简单铸件；依据平板铸件数值模拟得到的铸件型腔面积与内浇口面积比值对应的内浇口临界入口速度值的规律曲线，得到铸件入口处的速度值；再利用流体力学实际液体伯努利方程进行不同界面处压力的计算，从而确定出铸件的变流量充型工艺P-t曲线；根据变流量P-t曲线利用电磁力控制金属液低压充型。本发明的有益效果在于可实现铝合金熔液平稳充型、在充型过程中不容易产生喷溅、卷气现象，保证铸件质量。
文档编号B22D18/04GK102266933SQ20101019099
公开日2011年12月7日 申请日期2010年6月3日 优先权日2010年6月3日
发明者侯击波, 党惊知, 徐宏, 杨晶, 毛红奎, 郑晚晴 申请人:北京北方恒利科技发展有限公司