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消失模鑄造工藝中EPS泡沫塑料降解的模擬分析
X.J. Liu a, S.H. Bhavnani b, R.A. Overfelt c
a. United States Steel Corporation, Great Lakes Works, #1 Quality Drive, Ecorse, MI 48229, United States
b. 213 Ross Hall, Department of Mechanical Engineering, Auburn University, Auburn, AL 36849-5341, United States
c. 202 Ross Hall, Department of Mechanical Engineering, Materials Engineering Program, Auburn University, Auburn, AL 36849-5341, United States Received 17 April 2006; received in revised form 14 July 2006; accepted 21 August 2006

摘要
消失模鑄造工藝（LFC）過程中順利充模的重要性已經(jīng)長期為人們所認可。充填過程越勻?qū)?，所生產(chǎn)的鑄件產(chǎn)品質(zhì)量越高。計算機模擬可以成功的幫助減少試驗次數(shù)，并且在更好地理解復(fù)雜的充填機制和充模過程中各種不同工藝參數(shù)之間的相互作用的前提下，能削減新鑄件產(chǎn)品的設(shè)計研制周期。在這項研究中，運用計算流體動力學(xué)（ CFD ）模型來模擬熔融的鋁液的流動及金屬液和聚苯乙烯（ EPS ）泡沫模樣界面之間的熱量傳輸。運用商業(yè)性質(zhì)的三維軟件FLOW-3D進行模流分析，因為FLOW-3D可以應(yīng)用流體體積（VOF）方法跟蹤熔融金屬液的前沿形態(tài)，也可以應(yīng)用分式面積/體積比（FAVOR）方法讓復(fù)雜的零部件成型。該軟件的修改，以包括各種不同界面?zhèn)鳠嵯禂?shù)VHTC模型的效果。VHTC是基于氣態(tài)間隙壓力模型，該壓力是與泡沫降解和涂層透氣性相關(guān)。與實驗研究相比，這種修改驗證切實可行。經(jīng)過研究比較，結(jié)果表明：修改后的模式比原先的恒定熱傳遞參數(shù)CHTC模型在FLOW-3D模流分析中有著更好的一致性。根據(jù)VHTC模型，在實驗的不確定性下，能預(yù)測金屬前沿溫度。因為模具填充模式和充填時間相差1-4 s，VHTC模型比CHTC模型能夠更加準確的捕捉這一差異。這項研究另外提供了對重要工藝和設(shè)計變量的影響的深入看法，重要工藝和設(shè)計變量在傳統(tǒng)上一直是個完全根據(jù)經(jīng)驗的領(lǐng)域。

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關(guān)鍵詞：消失模鑄造，熱傳遞系數(shù)，氣壓，VOF-FAVOR