[发明专利]一种铸造充型可视化的方法

说明书

技术领域

本发明属于砂型铸造领域，具体涉及铸件浇注充型流动过程的观测。

背景技术

铸件是金属液浇注在一定的铸型中凝固冷却而成。金属液浇注充型流动过程是一个非常复杂的过程。不同的铸件浇注系统会造成不同的金属液充型过程，这将直接影响铸件的质量。金属液在铸型中的充填顺序与流动状态关系到浇不足、冷隔、夹渣、卷气等缺陷。掌握铸件浇注充型流动规律对优化铸造工艺、提高铸件质量具有重要的作用。铸型的不透明使得铸件充型过程难以直接观察。现有的数值模拟技术可以间接地观察铸件的充型流动过程，但由于数值模拟参数的不确定性，使得数值模拟结果与实际结果具有偏差。有人研究采用X射线对铸型进行透视观察金属液流动顺序，但受限于铸件尺寸，并且成本高。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提出了一种铸造充型可视化的方法。本发明的技术方案是使用计算机对铸件的充型过程进行数值模拟，然后使用高温摄像头对铸件实际充型过程进行拍摄，将模拟结果与拍摄结果相结合，实现铸造充型的可视化。

在以上所述的方法中，优选：采用计算机对铸件浇注充型过程进行数值模拟，间接地观察铸件金属液在型腔的流动过程。

在以上所述的方法中，优选：采用高温摄像头对铸件实际充型过程进行拍摄。在铸件造型时将高温摄像头埋置于砂型中，使摄像头镜头暴露在铸造型腔内表面，可以埋设多个高温摄像头，使其视野覆盖整个铸件，或者对准铸件的关键局部位置。高温摄像头与计算机相连，当铸件浇注时拍摄与记录铸件各个局部或关键局部位置的金属液充型流动情况。

在以上所述的方法中，优选：将实际拍摄得到的铸件局部充型情况与数值模拟的相结合，利用拍摄的实际结果对铸件浇注充型过程数值模拟进行校正，通过校正后的结果可以实现铸造实际充型的可视化。校正的方式可以是根据对铸件局部拍摄的实际充型时间顺序对铸件充型过程的数值模拟参数进行修正，改进铸件充型过程的数值模拟，使得数值模拟结果与实际结果一致或者逼近实际结果。

本发明的有益效果是：

采用计算机对铸件的充型流场进行数值模拟，可以很好地间接观察铸件浇注充型情况。而采用高温摄像头拍摄铸件钢液的流动过程，可以直观真实地观测到铸件的实际充型情况。将拍摄的实际充型过程对数值模拟的结果进行校正，进而可以观察到校正后整体铸件准确的充型流场。基于校正后的结果，可以预测分析铸件是否会出现浇不足、冷隔、卷气，夹渣等缺陷，优化铸造浇注系统，提高铸件的质量。充型过程的数值模拟与实际拍摄均适用于各种尺寸铸件的砂型铸造，两者结合可以完整准确地观察铸件充型过程，实现铸造充型的可视化。该方法中工艺成熟，操作简便，成本低。

附图说明

图1铸件充型过程的拍摄示意图

附图标记：1、铸件；2、高温摄像头；3、砂型；4、计算机

具体实施方式

以下结合图1对本发明中所提及的铸造充型可视化的优选实施过程进行阐述。具体步骤如下：

第一步，采用计算机对铸件1浇注充型过程进行数值模拟，间接地观察铸件1金属液在型腔的流动过程。

第二步，在铸件1造型时将高温摄像头2埋置于砂型中，使摄像头2镜头暴露在铸造型腔内表面，对准铸件1的内浇道，高温摄像头2与计算机4相连，当铸件1浇注时拍摄与记录铸件1内浇道的金属液充型流动情况。

第三步，将实际拍摄得到的铸件1局部充型情况与数值模拟的相结合，利用拍摄的实际结果对铸件1浇注充型过程数值模拟进行校正，通过校正后的结果可以实现铸造实际充型的可视化。校正的方式可以是根据对铸件1内浇道拍摄的实际充型时间顺序对铸件1充型过程的数值模拟参数进行修正，使得数值模拟结果与实际结果一致或者逼近实际结果。