在真空铸造中,需要准确考虑能量被物体反射和吸收的效应。"辐射"模块可以求解复杂的辐射换热问题,考虑再辐射和遮蔽的影响。
PoligonSoft可以模拟与真空铸造相关的所有过程,获得能够预测和防止缺陷发生的结果。
宏观和微观孔隙
残余应力
变形和翘曲
裂纹(热裂纹和冷裂纹)
定向凝固
辐射
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除了缩短产品开发时间外,还可以显著节省材料和人工成本。
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预防和纠正铸造缺陷,如孔隙、气孔或凝固问题。
尝试铸造过程的不同变量,以找到最有效的配置。
镍合金 - CHS70
真空铸造设备 - UPPF-3M
模具 - 带隔热层的陶瓷模具
模具预热 - 1050°C
浇注温度 - 1500°C
真空保持时间 - 180秒
空冷
最初的铸件经过荧光和射线检测,发现存在宏观和微观孔隙,单个孔隙尺寸超过0.2 mm。
叶片的几何形状使得在叶片与平台过渡点几乎总是形成热节点。此外,收缩缺陷形成的区域还包括叶片的中心部分。
PoligonSoft使用有限元方法(FEM)求解结晶铸件中的热量和质量传递微分方程。
为了实现这一点,需要构建计算区域的网格模型。在这种情况下,计算区域由金属、陶瓷外壳和隔热层组成。
外壳生成器允许根据零件的3D模型自动创建具有指定厚度的陶瓷型和绝缘层的网格模型,无需事先构建。
隔热层
陶瓷模具
石棉
耐火砖
反射室
铸造炉数学模型
制定了一个技术过程模型，计算顺序如下：
从模具从预热炉取出到金属浇注的瞬间开始，计算空模的冷却。
从模具填充的瞬间到允许空气进入的瞬间，模拟结晶过程。
从空气进入的瞬间到在车间开放空气中完全凝固的瞬间，模拟结晶过程。
加热 + 转移 + 真空处理
浇注 + 保持真空 + 冷却
浇注开始时的模具温度场。
空气进入时铸件的温度和孔隙率。
与实际件的金相研究结果相比，冷却后叶片的计算孔隙率。
为了消除缺陷，PoligonSoft 对具有不同进料部分尺寸的铸件凝固过程进行了建模。
采纳的标准是，如果根据建模结果，铸件中的孔隙率在问题部分不存在，则认为铸件是合格的。
基于计算，得出的结论是，通过增加进料部分的质量或改变铸件块的绝缘方案，无法消除叶片中的孔隙率。
因此，决定修改设计，以允许在问题区域安装额外的进料器。
晶种
陶瓷模具
含液态金属的熔池
下加热器
上加热器
镍合金 - Inconel 625
液态金属冷却剂 - 铝
初始模具温度 - 20°C
浇注温度 - 1510°C
上加热器温度 - 1560°C
下加热器温度 - 1640°C
冷却剂温度 - 840°C
熔融金属从炉子的热区移至含液态金属冷却剂的冷区。
通过改变冷却速率，可以实现所需的宏观结构。
热量通过加热器和含液态铝的熔池的辐射传递给模具。
当模具表面温度上升时，铝开始起到冷却剂的作用。
由于这个因素，模具将不会达到均匀的温度；因此，在浇注前需要获得温度分布。
模具填充非常快，大约在3秒内完成。
尽管浇注所需时间很短，但熔融金属在与较冷的晶种接触时温度显著下降，差异约为200度。
该计算可以获得填充结束时熔融金属的温度场。
热计算最复杂的阶段是将填充好的模具拖入含液态铝的熔池中，因为整个计算过程中条件持续变化。
移动模具、加热器、液态金属冷却剂和炉墙之间的辐射热交换条件发生变化。
PoligonSoft自动解决这一任务，无需用户进行额外操作。
在最后阶段，我们使用宏观结构模块根据获得的温度场和合金的物理特性来计算铸件的最终宏观结构。
可以考虑更改铸件块的设计，因为它未能在浇注前为模具提供均匀的加热，也未能在样品截面中均匀分布两相区，这反过来影响其结构。
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