定向凝固過程鑄型鑄件雙介質傳熱計算機實驗研究.pdf

1、定向凝固方法是一種具有較高技術含量的生產工藝，是生產柱狀晶、單晶和自生復合材料等高科技產品的主要工業(yè)手段。它在渦輪葉片、單晶銅等具有重大經濟、軍事意義的產品的生產中有著廣泛的應用。目前，在定向凝固生產中，還存在著一些問題，主要是抽拉速度、加熱條件、冷卻條件的配合不當，造成固液界面形態(tài)控制不好，從而導致凝固組織和鑄件性能不能達到質量要求。 因為溫度場的分布是定向凝固過程成敗的關鍵。所以要解決定向凝固生產中存在的問題，就必須深入研究

2、定向凝固過程的溫度場。本文根據定向凝固過程的特殊要求，采用了有限差分的方法，開發(fā)了溫度場模擬軟件。重點處理好將鑄型鑄件系統(tǒng)以一定的抽拉速度從加熱區(qū)拉到冷卻區(qū)的HRS定向工藝過程，以及鑄型鑄件雙介質導熱的問題。 根據導熱、對流、輻射這三種傳熱基本形式的物理定律，選用了內節(jié)點法對空間區(qū)域進行離散，建立了內部節(jié)點和邊界節(jié)點的有限差分傳熱方程。 以柱晶渦輪葉片HRS定向凝固過程以及單晶銅棒的定向凝固過程，作為計算機模擬實驗的對象

3、。通過計算機實驗和正交設計分析方法，開展了工藝因素對固液界面形態(tài)影響規(guī)律的研究，并取得了一系列規(guī)律性認識。發(fā)現(xiàn)固液界面位置越靠近絕熱區(qū)，則越有利于柱晶及單晶的生長。定向凝固過程的計算機實驗為解決定向凝固生產實踐中發(fā)散度提供了技術途徑。 論文在溫度場計算機模擬方面還做了以下具有創(chuàng)新性的工作：1、開發(fā)了有限元網格轉換為有限差分網格以及利用解析幾何自動生成有限差分網格的程序。 2、開發(fā)了鑄型-鑄件耦合程序，以處理溫度場中的雙介