连铸Ag-28Cu温度场非稳态过程的数值模拟

采用Procast软件中的Mile算法对Ag-28Cu合金连铸凝固过程中温度场的非稳态变化进行了模拟,研究了不同拉速、过热度和换热系数对温度场分布、凝固速率和凝固前沿温度梯度变化的影响。模拟结果表明:随拉速的增大,铸件中心区域的凝固速率加快,凝固前沿温度梯度变化范围减小。换热系数的改变在靠近铸件表面区域对凝固速率基本没有影响,但靠近铸件中心区域后,其凝固速率随换热系数开始大幅度增大。在整个凝固过程中,换热系数越大,凝固前沿温度梯度越大。随浇注温度的提高,其凝固速率呈振荡式增大,凝固前沿温度梯度呈振荡式减小。     

ZL201铝合金铸件凝固过程温度场的有限元模拟

以矩形ZL201铝合金铸件压力铸造为例,对凝固过程进行了合理的假设和简化,利用有限元方法,对铸造凝固过程温度场宏观变化进行了模拟计算,获得了铸型与铸件在凝固过程中的温度分布规律。在凝固过程中,铸件温度一直呈下降趋势,铸型温度的变化趋势是先升高后降低。计算结果表明,三维温度场的数值模拟能够反映铸件冷却过程温度场的动态变化,为提高铸件质量、确定凝固时间和优化工艺参数提供了参考。     

环形钢坯液态压力成形过程的数值模拟

利用ProCAST软件对Q235B环形钢坯的液态压力成形过程进行数值模拟,探讨了环件凝固过程中的温度场变化,得到了环件凝固过程中不同时间的固相分数,分析了工艺参数对环件凝固过程的影响。结果发现,环坯在液态压力成形过程中,各个部分在凝固过程中存在温度差,金属液与模具接触区域温度下降最快,最后凝固区域位于环件中部。环件凝固时间受压力的影响最大。浇注温度升高,凝固时间变长。凝固时间随着模具温度的升高而延长。     

基于典型曲面结构铸件凝固过程收缩量的模拟研究

为模拟铸造过程中铸件的受阻收缩问题,开发了基于ANSYS的铸造过程热应力双向耦合模拟系统。设定铸件材质以及铸型材质的物理参数随温度变化而变化,采用接触单元处理铸件-铸型间的相互作用,实现了温度场与应力场的耦合。通过模拟具有典型曲面结构的铸件,发现铸件在凝固过程中的收缩量不仅与铸件的材质有关,还与铸件的凝固速度成反比,凝固速度越快,铸件收缩量越小;凝固速度越慢,铸件收缩量越大。     

镁合金离心铸造工艺数值模拟研究

为研究镁合金在卧式离心铸造条件下的流动性，以AZ31B镁合金为对象，采用有限元数值模拟，探究了不同初始条件下离心铸造的温度场和压力场的分布，分析了从浇注到凝固过程中的流动和温度变化情况。结果表明，受流动、旋转和回流等影响，温度场存在小范围波动，总体趋势是浇注后温度短时间内上升，然后逐渐下降直至凝固。分析了铸型内壁压力场分布，发现随着浇注过程进行，内表面压力由负压逐渐增大至平稳值，且随温度变化不大，随离心转速的增大而增大。     

基于ANSYS的高铬铸铁凝固过程温度场模拟

通过向高铬铸铁铁水中插入不锈钢棒以改变铁水凝固的温度场,利用ANSYS软件模拟了高铬铸铁凝固过程中的温度场,获得了温度场的变化规律以及温度场的分布特征,分析了温度场的变化对高铬铸铁凝固组织的影响。结果表明,铁水开始凝固时温度场变化对凝固组织有重要的影响。在高铬铸铁铁水和不锈钢棒交界处,凝固初期温度场变化最大,凝固组织最为细小;在坩埚壁与不锈钢棒之间的中部铁水区域,凝固初期的温度场变化平缓,凝固组织最粗大。凝固初期温度场的模拟结果对铸件凝固组织特征具有较好的预测作用。     

轴承衬套离心铸造凝固过程的数值模拟

应用ANSYS软件对油膜轴承衬套巴氏合金层离心铸造凝固过程温度场和应力场进行了数值模拟,分析研究了不同的浇注温度和铸型预热温度对凝固过程的影响。结果表明,随着金属液浇注温度和铸型预热温度的升高,金属液凝固速率降低,铸型内部产生的热应力增大,越靠近合金层的地方,热应力越大;铸型预热温度越高,铸型的冷却能力越差;在离心铸造凝固过程中铸型预热温度的影响比浇注温度的影响更大;分析并得出了最佳工艺参数。模拟结果与实际生产相符合。     

凝固过程微熔池温度场数值模拟及分析

采用数值模拟软件对微米和毫米尺度微熔池凝固过程中的温度场进行了模拟,探究了微熔池凝固过程中温度场和固相的变化规律,并对比了20μm和20 mm熔池凝固过程中温度场和固相变化的异同.结果表明,20μm、30μm和40μm熔池的温度降低到固相线温度用时分别为7.2 ms、11.1 ms和14.3 ms,平均速率分别为241...     

L形镁合金铸件凝固过程温度场的有限元模拟

以"L"形镁合金铸件砂型铸造为例,对其凝固过程进行了合理的假设和简化,利用ANSYS平台,对其凝固过程温度场宏观变化进行了有限元计算,获得了砂型与铸件在凝固过程中的温度分布规律.在凝固过程中,铸件温度一直呈下降趋势,砂型温度的变化趋势是先升高后降低.计算结果表明,三维温度场的数值模拟能够反映铸件冷却过程温度场的动态变化,为提高铸件质量、确定凝固时间和优化工艺参数提供了参考.     

铝合金压铸件凝固过程中的瞬态温度场分析

建立了铝合金压铸件的有限元模型,确定了温度场模拟的初始条件和边界条件;结合材料的热物性,利用AN-SYS软件对A380.0铝合金压铸件凝固过程中的温度场进行了模拟,得到了铸件各点温度随时间变化的规律,模拟结果反映了铸造系统温度的变化过程。结果表明：利用ANSYS模拟温度场运算速度快、结果比较准确,为热应力分析提供了温度场条件,并给压铸优化设计提供了依据。     

Numerical model of solidification process in binary Al-Fe alloy under centrifugal casting

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｂｉｎａｒｙＡｌ Ｆｅａｌｌｏｙｕｎｄｅｒｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｃａｓｔｉｎｇｉｓｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙｔｈｅｍａｓｓ,ｍｏｍｅｎｔｕｍ ,ｈｅａｔａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｓｐｅｃｉｅｓｔｒａｎｓｐｏｒｔａ ｔｉｏｎ .Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ,ｉｔｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｍｅａｎｓｔｏｋｎｏｗｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎｏｆｂｉｎａｒｙＡｌ Ｆｅａｌｌｏｙｕｎｄｅｒｃｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｃ…     

冷金属过渡下熔融铝合金在钢板上润湿铺展的数值模拟

采用Fluent软件对冷金属过渡条件下第一个周期内熔融铝合金在Q235钢板上润湿及凝固进行了分析和研究,得出温度场对金属凝固的影响和两者对熔滴润湿铺展能力的影响,以及不同初始参数对熔融铝合金在Q235钢板表面润湿行为的影响.结果表明,熔融铝合金首先在三相线处开始凝固,这与温度场的分布相一致;已凝固的金属对熔融铝合金的铺展起到一定的阻碍作用;随着初始温度的增加湘线附近局部凝固的固柏体减小,熔融铝合金在Q235钢板上表现出好的润湿性.     

砂型低压铸造铸件充型及凝固过程的研究

采用低压铸造法浇注了壁厚为10mm与25mm的ZL114A平板件,通过测定其温度场研究了低压铸造条件下铸件的充型与凝固特点。结果表明,对于25mm平板件,凝固过程中板内从升液管口至铸件远端形成了较大的温度梯度,能够实现典型的顺序凝固,压力通过升液管可始终作用于凝固补缩过程;对于10mm平板件,其凝固速度较快,铸件整体倾向于同时凝固,补缩主要通过浇注系统在局部位置进行。对于10mm与25mm平板件,40mm/s的充型速度均能实现平稳充型与顺序充填。     

Al—Cu合金等轴枝晶组织形成的模拟及计算机可视化

通过解用热焓法处理结晶潜热的二维不稳定热传导方程模拟凝固温度场,利用连续形核模型和枝晶尖端生长的动力学模型,即KGT模型模拟Al-4%Cu合金等轴晶的形成,将凝固温度场的模拟和晶粒组织形成的模拟相耦合,计算了该合金的凝固等轴晶组织特征值,包括晶粒密度和平均晶粒尺寸,并在计算机上实现了晶粒形成过程的可视化;与实验结果进行比较表明,模拟结果与实验结果基本吻合。     

Effect of Al on Expansion Behavior of Mg–Al Alloys During Solidification

The cooling curves and the change of contraction/expansion during solidification and cooling were tested by using a selfmade device which could achieve the one-dimensional contraction instead of three-dimensional contraction of the casting.Then, the effects of Al content(0, 1.1, 3, 5, 10, 12.9, 15, 17, 19, 22, 24 and 30 wt%) on the thermal contraction/expansion of the binary Mg-Al as-cast alloys during solidification were obtained. The results showed that expanding instead of contraction was present in Mg-Al alloys with the addition of 0-30 wt% Al during solidification. The values of expansion significantly increased at first and then decreased with the increase in Al content. And the maximum expansion ratio of 0.44%(maximum expansion value: 0.841 mm) was present in the Mg-15 wt% Al alloy. Contraction instead of expansion occurred once the temperature drops to the temperature corresponding to the expansion value in total, indicating the occurrence of a continuous expansion during the solidification process in mushy zone for the Mg alloys with Al addition of 5-30 wt%. The expansion value in total consisted of two parts: the expansions occurring in the liquid-phase zone and mushy zone. The expansion in liquid zone was present in every Mg-Al alloy, and it contributed to the most proportion of the total expansion value when the Al content in Mg-Al alloy was lower than 10 wt% or higher than 22 wt%. However, the total expansion value was mainly determined by the solidification behavior in mushy zone when the Al content was among 10-22 wt% in Mg-Al alloys.     

Reduction of shrinkage porosities in aluminum alloy castings by external pressure fluctuation under gravity field

A novel method to improve the feeding capacity of ZL205 A alloy castings by pressure fluctuation during its solidification process under gravity field was proposed. The experiments were done in the graphite mould by applying the fluctuation pressure at the top of the riser. Results of the X-ray inspection of castings and simulations of flow velocity of alloy melt and temperature field show that the new method can effectively improve the feeding capacity and significantly reduce the shrinkage in the castings. The mechanism of improving the feeding capacity by pressure fluctuation is that the fluctuating pressure can make the ZL205 A alloy melt form a vibration wave in the melt. The vibration wave can intensify the convection of the melt, and therefore, break down the barrage from the feeding channel which forms during the solidification process of the ZL205 A alloy, improving the feeding capacity.     

金属液在连续纤维预制型中的横向补缩

研究了金属液在连续纤维预制型中的横向补缩。提出了金属液在连续纤维预制型中的横向补缩模型，依据契尔文诺夫定律推导出横向补缩时纤维束间距与纤维几何形态、金属基体凝固收缩率和纤维体积分数之间的关系式。研究了温度梯度和凝固压力对碳纤维／铝复合材料横向补缩的影响。结果表明：纤维束间距、束内纤维间距、温度梯度和凝固压力对连续纤维增强复合材料的横向补缩均有重要影响。     

连铸坯凝固过程的数值模拟研究

研究了拉速和过热度相关工艺参数对铸坯温度场的影响规律,利用Fluent软件模拟石油套管用钢37Mn5铸坯的连铸凝固过程,分析了连铸坯凝固传热过程的温度场。讨论了不同过热度和拉坯速度条件下铸坯温度场的分布情况。总结了连铸圆坯凝固过程的传热特点,优化了工艺参数。结果表明,优化后的工艺参数可以指导生产实践。     

炉膛温度对定向凝固Al－Cu合金热裂的影响

采用半定量等级评定方法，研究了炉膛温度变化对定向凝固Ａｌ－０．６％Ｃｕ和Ａｌ－２．０％Ｃｕ两种合金热裂倾向的影响．定向凝固冷却曲线的测量和热裂形式的凝固分析表明：定向凝固过程中合金的不可补缩长度对热裂纹的形成有重要影响．     

单晶高温合金铸件结构对定向凝固过程中温度场的影响

为了提高单晶涡轮叶片的气冷效果,其冷却通道内部结构越来越复杂,导致制备过程中凝固缺陷出现频率增高,凝固缺陷的形成与定向凝固过程中温度场演变密切相关。采用ProCAST数值模拟的方法研究了铸件结构对定向凝固过程中温度场的影响。结果表明,单晶高温合金铸件尺寸突变和渐变都会导致液固界面位置和温度梯度的变化;相比渐变截面结构,突变截面结构容易形成较大的凝固界面曲率,且边角处形成较大的过冷,更容易导致凝固缺陷的形成。