铸造过程的数值模拟

铸造过程的数值模拟
1零件分析
本次铸造过程的数值模拟所用的零件为方向盘，该零件结构复杂，并且在实际使用过程中，需要承受较大的扭转力，因此选用镁合金并采用压铸工艺。

此项工作需要在方向盘上建立合适的浇注系统和溢流槽，进行充型模拟，得到合理的压铸方案。

在建立浇注系统之前，需要合理选择分型面，然后选择浇注系统的内浇口位置，待浇注系统建立好之后，进行一次预模拟，从而确定溢流槽的数量和位置。

2工艺设计
2.1浇注系统
该铸件的分型面为铸件的最大截面，选定的浇注系统在铸件上的位置如下图所示。

已知数据有：压室直径60mm ，压室速度0.1m/s-3m/s ，铸件材料AM50A ，方向盘质量595g ，压射温度685℃。

查表取值 ：AM50A 镁合金密度 1.75g/cm3；充填时间t= 0.05s ；内浇口厚度b=2.5mm ；取充填速度v1=50m/s 。

铸件的体积3m
595
v=
=
=340000mm 1.75
ρ
； 根据经验，可以取溢流槽的体积为铸件体积的10%，则溢流槽的体积3134000mm v =。

计算内浇口面积
2
+34034149.6500.05
V S mm
vt +===⨯铸件溢流槽（V ）
内浇口宽度 冲头速度
横浇道 选用等宽横浇道
厚度 bh=10mm ，斜度10°，宽度B=（1.25-3）An/bh ；圆角半径 r=2mm ，横浇道宽
度为30mm 。

增压时间k=1.5s ， ， 。

直浇道的设计
因为压室直径为60mm ，因此可以将直浇道与压室相连处的直径设计为60mm ，直浇道的高度为40mm ，拔模斜度为5°。

2.2排溢系统
根据前面所述，溢流槽的总体积设计为铸件总体积的10%，则3134000mm v =。

并且设计三个溢流槽，分布在方向盘的圆周上，具体位置根据铸件最后充型位置确定。

根据经验和查表，溢流槽的桥部的尺寸与内浇道的尺寸的差距不宜过大，因此选取溢流槽的尺寸为A=30mm ，B=35mm ，H=12mm ，a=9mm ，b=22mm ，c=1mm ，溢流槽桥部厚度
为h=1.3mm 。

则溢流槽的仓部体积和为3
v =3330351237800mm
A B H ⨯=⨯⨯⨯=’溢。

149.6
3022 2.5
s c mm
b =
=≈⨯1222
4450149.6 2.65/60v s v m s d ππ⨯⨯=
=≈⨯0.005α=2
1.50.00590.0675t k b s α==⨯⨯=
2.3铸件的CAD三维图
3数值仿真
划分网格为80,000,000个。

效果如图。

设置材料
设置温度
输出形式
计算
加入溢流槽完整模拟
4小结
通过Anycasting软件模拟，此浇注系统合理，能够实现快速平稳充型。

溢流槽位置适当，能有效除杂和满足凝固过程，各项设计均符合要求。

金属液从底部型腔中造成的温差与重力补缩相反，对补缩不利。

如果采用顶注式浇注系统可改善此缺陷。

综上所述，设计方案符合设计要求。