摘 要

离心铸造是一种用途非常广泛的铸造工艺，在铸造行业中扮演者越来越重要的角色。它是将一定温度的液态金属浇入到一定转速的模具中，在离心力和重力的作用下，完成充型和凝固的一种铸造方法。

本文以卧式离心铸造复合管外层在不同转速下的充型过程为研究对象，并运用ProCAST建模软件建立特殊模型，然后进行数值模拟。在ProCAST软件中，模拟了离心铸造复合管外层充型过程。通过控制变量法改变不同模拟工艺参数，再对比数值模拟结果。分析了铸造过程中金属液的流动情况，总结出了离心铸造复合管外层充型过程中模具的转速对金属液充型能力的影响情况。

根据ProCAST软件的模拟结果，分析表明：在一定转速范围内，适当提高模具转速对卧式离心铸造充型过程是有利的，既可以提高充型质量，又可以减少充型时间进而提高生产效率。同时，推翻了之前普遍认为提高转速就会提高金属液流动能力的观点，以及金属液的充型能力可以通过流动速度来表达的观点。

关键词：复合管；离心铸造；充型过程；数值模拟；ProCAST

Abstract

Centrifugal casting is a very wide range of applications of the casting process, in the casting industry plays an increasingly important role.It is a certain temperature of liquid metal poured into a certain speed of the mold, and then under the action of centrifugal force and gravity, complete filling and solidification of a casting method.

In this paper, the filling process of horizontal centrifugal casting composite pipe at different speeds is studied, and the special model is established by ProCAST modeling software, and then the numerical simulation is carried out.In ProCAST software, the mold filling process of centrifugal casting composite pipe was simulated.Different simulation parameters were changed by the control variable method, and then the numerical simulation results were compared.The flow of molten metal in the casting process was analyzed, and the influence of the rotating speed of the mold on the filling capacity of the metal liquid was summarized.

According to the simulation results of ProCAST software, the analysis shows that:In a certain speed range, it is advantageous to increase the mold speed to the horizontal centrifugal casting mold filling process, which can improve the filling quality, reduce the filling time and improve the production efficiency.At the same time, the widely believed viewpoints that the increase of speed will improve the flow ability of metal liquid and the filling capacity of the metal liquid can be expressed by the flow speed are proved wrong.

Keywords: composite pipe; centrifugal casting; filling process; numerical simulation; ProCAST

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题的研究背景及意义 1

1.2 复合管的研究现状 1

1.2.1复合管的分类 1

1.2.2复合管的生产方法 2

1.2.3复合管成型方法的国内外研究现状 2

1.3 双金属离心铸造数值模拟的研究现状 3

1.3.1 离心铸造的优缺点 3

1.3.2 双金属离心铸造的工艺过程 4

1.3.3国内外离心铸造数值模拟的研究现状 4

1.4 国内外充型过程数值模拟研究现状 5

1.5 选题内容和主要研究内容 6

第二章 卧式离心复合管数值模拟参数设置 7

2.1创建几何模型 7

2.1.1建模时浇注系统的设置 7

2.1.2模型的网格划分 8

2.2设置计算参数 9

2.2.1材料的选择与设置 9

2.2.2涂料层的设置 10

2.2.3旋转轴与重力方向的设置 10

2.2.4离心转速的确定 11

2.2.5浇注温度的确定 12

2.2.6模具预热温度的确定 12

2.3本章小结 13

第三章 离心复合管外层充型过程数值模拟 14

3.1引言 14

3.2浇铸复合管第一层的实体造型 14

3.3复合管离心铸造模拟工艺参数 15

3.3.1复合管充型过程数值模拟 15

3.4转速对金属液充型过程的影响 16

3.4.1不同转速下金属液的充型过程 16

3.4.2不同转速下型腔不同位置金属液的到达时间 17

第四章 全文总结与展望 21

4.1 总结 21

4.2 展望 21

参考文献 22

致谢 23

第一章 绪论

1.1课题的研究背景及意义

铸造行业具有非常悠久的历史，在国民经济中扮演者非常重要的角色。随着人类社会生产的不断需要，对铸件的生产质量也提出了更高的要求，逐渐向轻便化、精准化、高性能、复合化及绿色生产方向发展。虽然我国的成型加工工业具有悠久的历史，但就目前的情况来看，国内铸造行业的现代化技术还远远不如国外。

在实际生产中，输送化工产品的管道一般都是通过离心铸造的复合管^[1]。在流体的输送过程中，一般要求管道的内表面具有较强的耐腐蚀、耐磨损等性能，要求管道外表面具有优良的强度、韧性等性能。但在一般情况下，一种材料无法生产出即有较高的硬度和耐磨耐蚀性又有较好韧性的优良管道。不过可以通过一定的工艺方法将两种不同优良特性的圆管结合在一起形成复合管，用高合金铸钢做复合管的外层，这样可以得到较好的韧性，用铸铁做复合管的内层，这样可以得到良好的耐磨损性能。这样，双金属复合管就解决了单一材质管道既需要具备耐磨性又需要韧性的矛盾，使其具有良好的综合性能。