江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

『Supreium适创科技』凝固模拟精度低，很可能是因为这个系数


随着计算机技术的不断发展 ， 计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助工程（CAE）和计算机辅助制造（CAM）等技术在铸造行业中迅速发展起来 。
凝固过程的计算机模拟仿真技术通过预测金属凝固过程中可能出现的各种缺陷 ， 如缩孔、缩松、裂纹等 ， 并提出有效的解决方法 ， 可以优化工艺方案 ， 缩短研发周期 ， 确保最终铸件的质量 ， 从而有效地提高铸造生产效率 ， 提高行业的经济效益 。
在金属的凝固过程中 ， 铸件-铸型界面换热决定着铸件的凝固过程 ， 直接影响铸件内部组织、缺陷的形成并最终影响铸件力学性能 。
界面换热系数是表征铸件-铸型界面换热行为的重要参数 ， 准确求解并在数值模拟过程中应用界面换热系数具有重要的实际应用价值 。 界面热阻是对界面换热系数的一种最朴素的认识 ， 和电阻对电流的阻挡作用类似 ， 界面热阻实际是对两个接触物体之间的传热效率降低的量度 。 而界面换热系数实际上正比于界面热阻的倒数 。
『Supreium适创科技』凝固模拟精度低，很可能是因为这个系数
本文插图
图1. 凝固过程中铸件-铸型界面接触和界面热阻的变化
在数值模拟过程中应用准确的界面换热系数对于提高凝固模拟精度具有决定性的影响 ， 这种影响在压铸过程表现地更加明显 。 其主要原因是因为压铸本身是一个快速凝固过程 ， 其凝固速率可以达到每秒数百甚至数千摄氏度 。 不同于普通的慢速凝固 ， 在这种快速冷却过程中精准计算并预测温度变化本身就是一个难题 ， 而解决这个难题则依赖于输入准确的铸件-铸型界面换热系数 。
从铸造过程传热行为本身的变化可以发现 ， 换热系数其实是一个多维数据 ， 也就是其值随着空间、时间以及物理环境都在变化 ， 而实际上 ， 现有模型或商业软件的处理方式往往是零维的（常数）或者是一维的（与某个参数形成依赖） 。 这种简化往往会极大地降低计算精度 ， 特别是处理快速凝固（比如压铸）的过程中 ， 这种偏差往往会达到真实数据的数倍甚至十倍以上 。
『Supreium适创科技』凝固模拟精度低，很可能是因为这个系数
本文插图
图2. 零维（常数）和一维（温度依赖）的界面换热系数示意图
获取快速凝固过程的界面换热系数 ， 最可行的方法就是首先获取实际生产过程铸件和铸型的温度变化信息 ， 然后采用优化算法反向拟合（也称之为反算）铸件-铸型界面换热系数 。 获取压铸实际凝固过程的温度信息本身需要在模具甚至铸件内部设置大量的传感器 ， 其布置方案需要精确的计算和设计 ， 而反算本身很容易产生计算误差 ， 需要对模型进行不断地迭代和优化 。
『Supreium适创科技』凝固模拟精度低，很可能是因为这个系数
本文插图
图3. 测温方案热电偶布局和实验测温用压铸模具
【『Supreium适创科技』凝固模拟精度低，很可能是因为这个系数】在千余次的压铸实验基础上 ， 适创科技的研究人员依据量纲分析和实验数据拟合 ， 发现影响压铸过程界面换热系数的核心参数为铸型初始温度和铸件局部冷却收缩量 。 不同于传统界面换热系数处理方法 ， 他们提出了四维界面换热系数模型 ， 充分考虑压铸凝固特点 ， 为精确求解压铸凝固过程温度变化奠定基础 。
『Supreium适创科技』凝固模拟精度低，很可能是因为这个系数
本文插图
图4. 应用4D界面换热系数模拟的动模（喷涂前）表面温度与红外实测温度对比
针对近百件实际压铸产品 ， 实验证明 ， 该模型可以准确描绘压铸过程铸件-铸型间的传热行为 ， 与实际测得的铸件凝固时间相比 ， 采用该模型后温度计算的精度可以达到95%以上 。
「每一个举足轻重的数值都应该被科学地对待」


推荐阅读


上一篇：「环球网」宜家入驻天猫 布局中国线上市场

下一篇：西班牙新冠肺炎确诊人数升至欧洲第二 总计1650例