鋁合金重力鑄造過(guò)程中鑄件-模具界面換熱系數(shù)反求及其在仿真中的應(yīng)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(guān)鍵參數(shù)，是一個(gè)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(méi)有能夠?qū)ζ浯笮≈苯舆M(jìn)行測(cè)量的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。所以，對(duì)它進(jìn)行準(zhǔn)確地求解和分析具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 本文選用A356鋁合金作為鑄件材料，進(jìn)行了多種條件下重力鑄造凝固測(cè)溫實(shí)驗(yàn)。并以實(shí)驗(yàn)過(guò)程中采集的溫度數(shù)據(jù)作為輸入?yún)?shù)，利用反熱傳導(dǎo)求解程序?qū)Ω鞣N條件下

2、重力鑄造實(shí)驗(yàn)中鑄件-模具界面換熱系數(shù)進(jìn)行了求解。結(jié)果表明，鑄件凝固過(guò)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(gè)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(zhuǎn)變?yōu)榫植拷佑|，界面空氣間隙產(chǎn)生，導(dǎo)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(guò)對(duì)比冷端表面無(wú)涂料和冷端表面有涂料兩次實(shí)驗(yàn)的界面換熱系數(shù)反求結(jié)果可以

3、得出，冷端涂料的使用導(dǎo)致了界面換熱系數(shù)峰值及穩(wěn)定值的降低，并延長(zhǎng)澆注完成后界面換熱系數(shù)到達(dá)峰值的時(shí)間。通過(guò)對(duì)比冷端材料分別為紫銅、黃銅以及45號(hào)鋼三次實(shí)驗(yàn)的界面換熱系數(shù)反求結(jié)果可以得出，由于材料熱導(dǎo)率的影響，紫銅、黃銅、45號(hào)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(dá)峰值的時(shí)間依次增加。通過(guò)對(duì)比鑄件垂直高度分別為100mm、190mm、230mm三次實(shí)驗(yàn)的界面換熱系數(shù)反求結(jié)果可以得出，由于受到金屬熔體靜水壓力以及鑄件蓄熱