鋁合金重力鑄造過程中鑄件-模具界面換熱系數(shù)反求及其在仿真中的應用.pdf

1、鑄件與模具界面的換熱系數(shù)作為表征鑄件與模具界面換熱行為的關鍵參數(shù)，是一個典型的難以直接獲得的邊界條件，它的大小受到若干種因素共同影響，迄今為止尚未找到能定量分析它的成熟理論和方法，也沒有能夠?qū)ζ浯笮≈苯舆M行測量的實驗設備。所以，對它進行準確地求解和分析具有非常重要的現(xiàn)實意義。
　　 本文選用A356鋁合金作為鑄件材料，進行了多種條件下重力鑄造凝固測溫實驗。并以實驗過程中采集的溫度數(shù)據(jù)作為輸入?yún)?shù)，利用反熱傳導求解程序?qū)Ω鞣N條件下

2、重力鑄造實驗中鑄件-模具界面換熱系數(shù)進行了求解。結果表明，鑄件凝固過程中的界面換熱系數(shù)變化大致可分為快速上升、快速下降、低值維持三個階段。澆鑄完成后，界面換熱系數(shù)快速上升至峰值。隨著鑄件凝固層的增厚，收縮加劇，與冷端接觸形式逐漸由完全接觸轉變?yōu)榫植拷佑|，界面空氣間隙產(chǎn)生，導致?lián)Q熱系數(shù)快速下降。凝固末期，鑄件與冷端的接觸情況保持穩(wěn)定，換熱系數(shù)趨于穩(wěn)定。
　　 通過對比冷端表面無涂料和冷端表面有涂料兩次實驗的界面換熱系數(shù)反求結果可以

3、得出，冷端涂料的使用導致了界面換熱系數(shù)峰值及穩(wěn)定值的降低，并延長澆注完成后界面換熱系數(shù)到達峰值的時間。通過對比冷端材料分別為紫銅、黃銅以及45號鋼三次實驗的界面換熱系數(shù)反求結果可以得出，由于材料熱導率的影響，紫銅、黃銅、45號鋼三種材料冷端所產(chǎn)生的換熱系數(shù)峰值及穩(wěn)定值依次減小，而到達峰值的時間依次增加。通過對比鑄件垂直高度分別為100mm、190mm、230mm三次實驗的界面換熱系數(shù)反求結果可以得出，由于受到金屬熔體靜水壓力以及鑄件蓄熱