铝合金扁锭半连续铸造过程温度场数值模型.pdf

铝合金扁锭半连续铸造过程温度场的数值模型刘君城,张永安,李志辉,刘红伟,李锡武,朱宝宏,熊柏青试验航空材料学报数值模拟作为材料研究的重要手段,现在已经被广泛的应用到材料的设计、热处理、铸造、轧制以及冲压成型等诸多领域⋯。直接水冷半连续铸造是生产大规格铝合金铸锭的重要方法。��铝合金是应用广泛的航空用高强铝合金���捎谄淠��温度区间宽,半连续铸造过程中容易引起开裂,导致大规格铸锭的成品率很低,铸造工艺技术仍存在诸多挑战¨儿引。采用数值模拟方法研究铝合金半连续铸造过程的温度场是探讨应力变形及铸造裂纹产生的基础,为制定合理的铸造工艺参数提供重要指导。国内外学者在铝合金半连续铸造数值模拟方面已经积累了很多宝贵的经验��T谑�的D獗呓�条件的处理上,相关学者一“�慕饩龇椒ㄒ膊痪∫�致。其中结晶器段的接触换热系数和气隙换热系数通常被假设为常数或者是与气隙尺寸相关的线性函数,而水冷段边界条件的确定学者们各有理解。�����取б�擞檬�的D馐侄窝芯扛至���淌保�都将二冷段的换热系数假设为常数。�����和�瓽.���【�痹谀D饧扑阒懈�隽艘桓鲇肫��尺寸相关的气隙段综合换热系数,而将水冷段换热系数设定为常数。�甅.���等¨�将铸锭与一冷区的接触换热系数假设为随时间变化的线性函数,忽略气隙段的冷却作用,同时通过反算的方法改进了对二冷区冷却条件的描述。本研究建立了一个模拟铝合金铸锭半连续铸造过程温度场演变的有限元数值模型,并根据实测温度反算获得了换热系数随温度变化的边界条件。利用此模型很好地描述了在航空铝合金中有重要地位的��铝合金半连续铸造过程,比较模拟结果与实验测得结果证实二者吻合较好。并在此基础上模拟探讨了刮水板对温度场的影响。���铸造试验直接水冷半连续铸造试验浇铸的合金为��铝合金,主要化学成分见表�V�鞒叽绻娓裎�������,铸造长度为���。稳定阶段铸造速度为��/��=阶⑽露��℃,有效结晶器高度�����渌�芄苎沽�.�����髁���/��2捎肶�����綧��数据采集系统,实时测定铸坯温度变化,温度采样频率为��2裳�恢萌缤�所示,铸造过程中将两组������的�侄热鹊缗贾萌肼烈褐胁⑺嬷���固一起经历整个铸造冷却过程,记录全过程的温度第�卷增刊��本┯猩ń鹗粞芯孔茉河猩ń鹗舨牧现票讣庸す�抑氐闶笛槭遥�本����摘要:基于有限单元法,运用���桃等砑���⒘���梁辖鹬苯铀�浞ò肓���旃�痰氖�的P汀8�据现场铸造试验采集的温度数据,利用反算法确定了铸造过程的边界冷却条件。比较了数值模拟与试验结果的铸造温度场演化过程,以及稳定铸造阶段液穴深度的结果。证实数学模型与实验结果吻合较好。基于已证实合理的数值模型,研究了铸造过程刮水板的位置对铸锭温度场的影响。研究表明,该数值模型可以较好地模拟铝合金半连续铸造过程;刮水板会降低铸锭的冷却速度,导致铸锭表面温度出现回升的现象;刮水板的位置对铸锭冷却过程关键词:铝合金;半连续铸造;反算方法;温度场;数值模拟收稿日期:�����;修订日期:�����基金项目:国家重点基础研究发展计划��计划���作者简介:刘君城����,男,博士研究生,研究方向:铝合金半连续铸造数值模拟及热处理,�—����—表�试验铝合金主要合金成分�柿糠质�����年�月的温度场有显著影响。�����钅孔手���������.�