En la actualidad, la producción de llantas de aleación de aluminio grandes es principalmente forja y el costo de producción es relativamente alto. Si se utiliza fundición a baja presión, se puede ahorrar el costo. Sin embargo, el molde en el equipo de fundición a baja presión forma una cavidad cerrada, el campo de flujo interno y el campo de temperatura son difíciles de observar y estudiar, y el gran tamaño y el grosor desigual de la pared de la rueda son propensos a defectos.

Para poder comprender profundamente los cambios en el campo de flujo y el campo de temperatura del proceso de llenado y solidificación de la fundición dentro del molde, y para optimizar el proceso de producción para mejorar la calidad de la fundición, se utiliza un método de simulación numérica por computadora [ 1], de acuerdo con las diferentes condiciones de producción de fundición y requisitos del proceso. Optimizar el sistema de compuerta para lograr el propósito de mejorar la calidad de las piezas de fundición.
1. Modelo matemático del proceso de solidificación
1.1 Material y condiciones iniciales El material del cubo es aleación A356 y el material del molde es hierro fundido. Si la temperatura de vertido es demasiado alta, es fácil causar defectos como oxidación local, agrietamiento térmico y fuego encendido; si la temperatura de vertido es demasiado baja, el aluminio fundido se solidificará en el tubo ascendente y bloqueará el canal de vertido. De acuerdo con los requisitos de producción, la temperatura de vertido de la fundición se establece en 670. Para la determinación de la temperatura del molde, es necesario considerar que si la temperatura del molde es demasiado alta, se producirá un pegado del molde, la fundición se deformará, y el ciclo de producción será más largo; si la temperatura del molde es demasiado baja, el metal fundido no está lleno, lo que reduce la vida útil del molde y las grietas de la fundición. Entonces, la temperatura del molde utilizada: la temperatura inicial del molde superior es 370, la temperatura del molde lateral y el molde inferior son ambos 400.

1.2 Determinación del coeficiente de transferencia de calor La fórmula de cálculo de las condiciones de contorno es: xTxnx + yTyny + zTznz = qs (x, y, z) (1) donde qs es la fuente de calor de entrada externa por unidad de área; nx, ny, nz son los límites, respectivamente, el coseno de la dirección normal exterior. Según la fórmula (1), se calcula el coeficiente de transferencia de calor entre diferentes superficies de contacto

[3]: El coeficiente de transferencia de calor entre el molde y el medio de enfriamiento natural es de 25 W / (m2K); el coeficiente de transferencia de calor entre el molde y el aire comprimido es 500W / (m2K); el coeficiente de transferencia de calor entre el molde y el agua de refrigeración es de 8000W / (m2K). Durante el proceso de fundición a baja presión, cuando el aluminio fundido se solidifica desde el principio hasta el período de desmoldeo, el aluminio fundido genera un espacio entre el molde y la fundición debido a la solidificación y contracción, lo que reduce la capacidad de transferencia de calor entre el molde y el casting. Para reflejar mejor la transferencia de calor de la interfaz entre el molde y la fundición, el coeficiente de transferencia de calor entre el molde y la fundición cambia según la temperatura.

[4], a 25, 540, 560, 700, el coeficiente de transferencia de calor es 50, 50, 270, 270W / (m2K) respectivamente. 2 Modelo matemático del proceso de llenado de fundición El proceso de flujo del metal fundido obedece a la relación de conservación de masa, momento y energía. Para fluidos incompresibles, la ecuación de continuidad (la ley de conservación de la masa) es xx + yy + zz = 0 (2) donde x, y y z son las componentes de la velocidad en x, y y z respectivamente. Ecuación de la ley de conservación de la cantidad de movimiento (ecuación NS para abreviar): xt + xxx + yyy + zzz = Fx-1px + v2x (3) yt + xxx + yyy + zzz = Fy-1py + v2y (4) xz + xxx + yyy + zzz = Fz-1pz + v2z

(5) En la fórmula, Fx, Fy y Fz son los componentes de la fuerza de volumen por unidad de masa; p es la presión del fluido; 2 = 2x2 + 2y2 + 2z2, llamado operador de Laplace. La conservación de energía también se observa durante el movimiento de fluidos. Cuando el fluido es incompresible, se expresa como et + pddt (1) = 1div [grad (T)] en el sistema de coordenadas tridimensional.
(6) En la fórmula, e es la energía interna del fluido; es la densidad del fluido; es la función de disipación; / es el calor generado por la tensión superficial interna del fluido; es la conductividad térmica del fluido; grad (T) es la tasa de cambio de temperatura. 3 Simulación numérica y verificación experimental del proceso de solidificación El software ProCAST se utiliza para simular el proceso de llenado y solidificación de piezas fundidas [5 ~ 8], y se observan principalmente los cambios de campo de temperatura durante el proceso de solidificación de piezas fundidas. Para piezas de fundición gruesas y grandes, es razonable suponer que la simulación numérica del proceso de solidificación se basa en el "llenado instantáneo", pero para las piezas de fundición de paredes delgadas, esta suposición tendrá errores mayores. Debido a que el cubo de rueda grande simulado es una fundición gruesa, para ahorrar tiempo de simulación, se utiliza el método de llenado instantáneo para simular el proceso de solidificación de la fundición. El tamaño es una rueda de 18 pulgadas (145,72 cm). Debido a la simetría de la fundición, solo 1/4 del diagrama de simulación por computadoraam se toma para observación.
El diagrama de distribución del campo de temperatura en diferentes momentos del proceso de llenado y solidificación de una gran rueda de aleación de aluminio. Se puede ver que el campo de temperatura del buje no muestra una distribución escalonada durante el proceso de solidificación, lo que indica que la tasa de solidificación de la parte más gruesa del buje es relativamente lenta. Los radios que se solidifican primero evitan que el líquido de aleación de aluminio de la puerta central del suministro de la parte más gruesa del cubo, por lo que es más probable que se produzcan porosidad de contracción, cavidad de contracción, grietas y otros defectos de esta parte.

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