中國壓鑄雜志
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一肖中特平投资方案:基于數字模擬的壓射活塞起動速度自動優化

作者:admin 來源:原創 發表時間:2014-06-19

058期一肖中特虎猴 www.ykvve.icu ROLF MICHAEL


摘要:
以板型幾何形狀鑄件為例,研究第一澆鑄階段,活塞速度對壓室充填過程的影響。通過數字計算,可識別優化運行速度。借助于自動優化所確定的堵塞波值與同活塞同步的堵塞度波是一致的。對澆鑄構件實驗檢查,證實了此理論研究。

一、 前言
壓鑄第1階段,慢壓射起始速度V1,除了影響充填度,容室長度及直徑,還影響金屬熔化物流動。對構件的澆鑄質量有一定影響。過高的活塞起始速度會導致容室內金屬熔化物的渦流,從而對氣體噴沖(見圖1),如果速度選得過低,會形成推進沖擊波,在早期階段就會對澆道堵塞。在容室內的空氣不能排出,與金屬熔化物壓縮在一起。在此兩種情況下會導致構件內氣體孔隙度增加。由于在容室壁上熔化物的快速冷卻以及與此相關的預冷凝,十分低的起始速度是錯誤的。
 

 

作為理想的情況,根據相關文獻對第1階段的起始速度作的論述,該速度下在活塞前邊產生一個堵塞波,不離開活塞面,由此,在澆鑄容室內空氣向前進入澆道,防止形成飛弧及空氣噴沖,這樣的速度稱之為臨界速度,與容室的幾何形狀(直徑和長度)及充填度有關。這樣的速度可以一個固定的起始速度,也可以通過活塞穩定加速度來說明。
通過數字計算,對澆鑄容室內充填過程的研究不難理解,由于多種原因,例如高的溫度或有限的空間通道,只進行實驗觀察是難以轉化的,唯一的辦法是借助于水進行模擬分析。
相關文獻對包括充填在內的,澆鑄容室充填過程數字計算的使用作了論述,在此,對熱力情況一起作了考慮,為找到最佳的程序設計進行了計算,了解波的傳播,通過對容室內流動的研究,很有可能計算活塞運動。本文是借助于數字模擬,對澆注容室內流動力學研究,過程與選擇的速度及構件第1澆注階段的優化是重點。作為以最現代化的數字方法,對一個復雜的非線性過程研究之例,在此,優化是分成幾部分自動進行,評價是以計算方法完成,所獲得的認識通過實驗來驗證。
二、 構件幾何形狀及邊界條件
以一個板件幾何形狀的生產過程為例,所作的研究示于圖2.板件厚度為6mm,通過四個澆口供料。實驗在埃爾蘭根—紐倫堡大學金屬材料與工藝實驗室進行。研究工作主要集中于容室壓射的過程。所用的容室長度為534mm,直徑60mm,容室充填度為30%,歸于較低級別。采用次級合金AlSi9Cu3,在容室內溫度為680度。
 

 

三、 數字計算及優化
對最優化循環的控制及單個的計算是通過Surfviz軟件程序進行的,該程序是由新材料FÜrth公司開發的。在澆鑄容室內流動過程的個別計算是以Procast模擬平板進行的。以這樣的程序可以對活塞運動說明。優化過程的流程框圖及所用的程序及組成部分示于圖3。計算模式可分為約770000個要素。時間分析將容室充填過程分為約600個時間步。
 

 

通過改變活塞預運行速度及緊接著的計值來確定優化。計算是假設第1澆鑄階段活塞速度保持常量情況下進行的。在計算中不考慮熱力影響及容室充填可能的影響。流動力學過程,主要是用于研究特征類型的形成,及其評定,這是問題核心部分。
活塞速度是在優化周期循環范圍內自動變化。“黃金分割”方法用作計算方法。在此所涉及的是用于近似確定目標函數極值一維的步進方法。在此確定一個研究區間,該區間內通過劃分周期,識別步進極值。由于此算法不能在局部和全局極值之間進行區別,在優化過程,以逐次方法來匹配研究區間,直至找到全局最小值。將來計劃使用一個優化計算方法,該方法可以在目標函數局部和全局極值之間自動識別。
目標函數是優化的基礎,尤其在瞬時流動過程特性說明方面。在容室內復雜的過程,此時,是以數字來成象,此數字與優化算法的變量V1有關來應用。實質上,此說法是建立在預先開動階段對所產生的自由表面(n)求值基礎上的(圖4),此時,熔化物的前沿稱之為自由表面,熔化物前沿在澆鑄容室內與氣相接觸,通常是,自由表面越少,充填過程越好。

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