消失模铸造设备领域进行计算机模拟已经比较普遍,比如对凝固过程的模拟,对冲天炉的模拟等。对消失模铸造设备进行计算机模拟也是非常有意义的。用计算机可对消失模铸造过程、设备、液态金属前沿及凝固过程等进行模拟,把不可观察的过程变为直观的动画演示,或计算机根据给定的数据,通过建模的方法,采用虚拟现实技术模拟消失模铸造,并得到数字上的结论。

　　对消失模铸造设备的工作以及液态金属前沿状况的模拟进行说明。消失模铸造用设备包含一系列装置,如发泡机、振动造型机、振动水平输送筛分机、振动垂直提升机等。对消失模铸造设备主要模拟了振动水平输送筛分机、振动垂直提升机。垂直提升机模拟及按钮制作垂直振动提升机的结构如图所示,主要由下列部分组成:螺旋式输送塔、激振器、弹簧、底座、护板等。两台激振器在空间交叉安装。工作时,激振器同步振动。

　　而两台激振器不平衡的惯性力合成为沿着垂直方向的振动力以及绕垂直方向的振动力矩,砂粒在合成力作用下沿螺旋输送槽向上提升,从而完成物料输送。注:1-螺旋式输送塔,2-激振器,3-弹簧,4-底座,5-护板垂直提升机工作模拟页面利用直线工具绘制出垂直提升机的轮廓如图所示。金属前沿的形状有关。当出现凹形使气化产物排除路径变长,气化物不易排除,易产生夹渣及气孔。

　　反之出现凸形时,气化物易排除,但由于液态金属与泡沫模之间距离太近、面积太大,气化产物易污染金属铸件,产生新的问题。前者严重时产生附壁效应,铸件是个空壳,因而对其产生的机理进行研究。形成机理消失模浇注时,液态金属的前沿形状有三种形式即凸起、下凹、波浪式近似水平。

　　形成机理:此情况发生在气膜的周长与气膜的水平截面的比值SA较小,而涂层的透气性K也小时,AS小则单位排气边上所拥有的发气面积就大,气体来源丰富,由于K小,使充型前沿气隙中出流的气体少,这样K对气隙横断面上的压力分布的影响少,可以把这个断面的径向看成无压力梯度。

　　液态金属与非金属的涂层不浸润,因而自然造成弯月面向下。由于流动(层流态)液态金属在同一横截面积上的各点速度呈抛物线分布,即中心流速大,靠近壁面的速度逐渐变小,到达管壁时为零,这个各点速度上的随着消失模铸造技术的迅猛发展,镁合金消失模铸造在国内外已被广泛应用,镁合金消失模铸造实用技术也在大量的研发之中。

　　研究表明,镁合金消失模铸造设备的难点是:液态镁合金的热容量小、流动性和充型能力较差,在重力下实施普通的消失模铸造,较易产生浇不足、冷隔等缺陷。针对以上缺陷,华中科技大学经过多年的研究和实践,将真空消失模铸造技术与低压铸造技术有机地结合起来,发明了“镁(铝)合金反重力真空消失模铸造方法及设备”,该新的铸造工艺方法,使金属液在真空和气压的双重作用下浇注充型,液态镁合金的充型能力较重力消失模铸造大为提高,可以较好地克服镁合金消失模铸造中常见的浇不足、冷隔等缺陷,且不需太高的浇注温度,它是铸造高精度、薄壁复杂镁(铝)合金铸件的一种好的方法。

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