熱管技術(shù)在鋁合金摩輪成形中應(yīng)用的計(jì)算機(jī)模擬.pdf

1、熱管具有很高的導(dǎo)熱性能，其導(dǎo)熱系數(shù)是優(yōu)良金屬導(dǎo)熱體的100～1000倍，目前熱管技術(shù)在空間技術(shù)、電子電器、能源動(dòng)力、化工、輕工、冶金等方面廣泛應(yīng)用。
　　 本文以鋁合金摩輪為研究對(duì)象，該零件的生產(chǎn)方法是重力金屬型鑄造，縮孔、縮松是產(chǎn)生廢品的主要原因。生產(chǎn)中采用在輪輞與輪輻相交的熱節(jié)處上方加冒口，在下模加循環(huán)冷卻水的方法來(lái)生產(chǎn)鑄件，工藝出品率約在50％左右。為取消冒口設(shè)計(jì)了帶水管冷卻的低壓鑄造工藝?；谥亓﹁T造冒口浪費(fèi)金屬量大，低

2、壓鑄造水冷復(fù)雜且降低模具壽命的缺點(diǎn)，提出用熱管冷卻系統(tǒng)代替冒口與水冷系統(tǒng)。
　　 用Pro/Engineer三維造型軟件，對(duì)鋁合金摩輪和金屬型進(jìn)行幾何實(shí)體造型。通過(guò)ProCAST軟件建立完整的有限元模型，設(shè)定重力鑄造、低壓鑄造的邊界條件和初始條件，對(duì)鑄件的重力鑄造、低壓鑄造分別進(jìn)行了充型、凝固過(guò)程的模擬。通過(guò)模擬找出了縮孔、縮松產(chǎn)生的部位，重力鑄造缺陷基本集中在冒口部位；無(wú)冒口的低壓鑄造缺陷主要集中在輪輻與輪輞相交的熱節(jié)處。由此

3、找出模具需要強(qiáng)冷的部位。
　　 在模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上對(duì)熱管系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了熱管的結(jié)構(gòu)、熱管在模具中的安裝位置；確定了熱管工作溫度與管殼形狀、壁厚；選擇了管內(nèi)工作介質(zhì)。計(jì)算了熱管熱阻及等效傳熱系數(shù)，進(jìn)行了熱管壁厚強(qiáng)度的校核。通過(guò)對(duì)鑄件、熱管及冷端流體熱平衡的計(jì)算，從理論上證明了熱管系統(tǒng)滿足鑄件冷卻要求。
　　 用ProCAST軟件對(duì)用熱管冷卻的重力鑄造、低壓鑄造鑄件的充型、凝固過(guò)程進(jìn)行了模擬。通過(guò)觀察鑄件凝固過(guò)程、溫度變