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文檔簡介
1、鈦合金力學(xué)性能優(yōu)異,但其機(jī)加工難度大,在離心力場下,精密鑄造成形鈦合金薄壁復(fù)雜鑄件具有十分獨(dú)特的優(yōu)勢。而深入揭示離心力場下鈦合金充型流動(dòng)規(guī)律及鑄造缺陷的形成機(jī)理,對制備鈦合金優(yōu)質(zhì)鑄件,優(yōu)化其鑄造工藝,降低實(shí)驗(yàn)費(fèi)用,縮短生產(chǎn)周期均具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
故此,本文采用相似模擬和及計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬方法,深入系統(tǒng)地研究了離心力場下鈦合金充型流動(dòng)規(guī)律及鑄造缺陷的形成機(jī)理。
本文借助相似模擬流體并依據(jù)所推導(dǎo)的離心力場下鈦
2、合金充型過程的相似準(zhǔn)則,研究了離心力場下,不同澆注系統(tǒng)及不同轉(zhuǎn)速條件下模擬流體的充型流動(dòng)行為,結(jié)果顯示:在模擬流體在橫澆道中正向(即沿離心方向)充型流動(dòng)過程中,流體總是沿著橫澆道后壁進(jìn)行充型,到達(dá)其末端時(shí),流體沖擊型壁,在此過程中流體經(jīng)歷了動(dòng)能和勢能之間相互的轉(zhuǎn)化,一次壓頭轉(zhuǎn)變?yōu)槎螇侯^,并導(dǎo)致液體改變流動(dòng)方向,沿后續(xù)澆道以逐層方式平穩(wěn)的充入鑄型,并且在反向(即沿向心方向)充型過程中,流體的自由液面是以轉(zhuǎn)軸為圓心的規(guī)則圓弧面,流體只有徑
3、向運(yùn)動(dòng)而沒有切向運(yùn)動(dòng)。對于直充式和頂注式,液流直接反向充型,最后充型部位為入口處;
分析了模擬流體充型過程中,橫澆道中向外流動(dòng)的流股橫截面積和充型長度,與轉(zhuǎn)速之間的相互關(guān)系,結(jié)果顯示:橫澆道中流股橫截面積隨著充型長度的增加而減??;隨著轉(zhuǎn)速的提高,在相同位置處,流體橫截面面積相應(yīng)減小。
研究了離心力場下,模擬流體充型速度及長度隨時(shí)間的變化規(guī)律,結(jié)果顯示:充型速度隨著時(shí)間的增加而減小,充型開始階段,速度下降的較為迅速,隨
4、后逐漸趨于平緩。對于同一類型的澆注系統(tǒng),隨著轉(zhuǎn)速的提高,對應(yīng)時(shí)刻的充型速度相應(yīng)減?。怀湫瓦^程中,充型長度隨時(shí)間增大,充型初期,充型長度的增加迅速,隨之增幅趨于平緩。而充型長度隨轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律為:在充型開始階段,轉(zhuǎn)速對充型長度影響很小,隨著充型時(shí)間的增加,轉(zhuǎn)速對充型長度影響越來越顯著,轉(zhuǎn)速越高,充型長度增幅越小。
此外,本文還推導(dǎo)了離心力場條件下,模擬流體中夾雜物運(yùn)動(dòng)的相似準(zhǔn)則,并借此分析了離心力場下模擬流體中夾雜物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,
5、研究表明:密度大于液態(tài)金屬的夾雜物,將彌散分布在流體中形成兩相流,將沿徑向向外運(yùn)動(dòng)。
計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬,對純鈦/氧化鋯陶瓷鑄型界面反應(yīng)所引起的反應(yīng)性氣孔進(jìn)行了研究,結(jié)果表明:鈦熔體與氧化鋯陶瓷鑄型界面處由界面化學(xué)反應(yīng)引起的發(fā)氣量變化規(guī)律為:初始發(fā)氣較快,為增幅較大的線性增加階段,后期發(fā)氣較慢為增幅較小的拋物線增加階段;隨著液態(tài)金屬澆注溫度的提高,當(dāng)澆注溫度為1800℃時(shí),鑄型的預(yù)熱溫度對反應(yīng)發(fā)氣量的影響較小,而澆注溫度對發(fā)氣量的
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