復(fù)合軋輥離心鑄造充型及凝固過程數(shù)值模擬.pdf

1、本文以復(fù)合軋輥臥式離心鑄造為研究對象，通過采用理論分析，數(shù)值模擬和水力學(xué)物理模擬研究相結(jié)合的方式，研究了主要工藝參數(shù)對臥式離心鑄造充型及凝固過程的影響，獲得了臥式離心鑄造充型過程及凝固過程溫度場的變化規(guī)律。
　　在臥式離心場下，熔體質(zhì)點受到重力、離心力和科氏力的共同作用。根據(jù)熔體質(zhì)點在臥式離心場下的受力分析，推導(dǎo)了熔體質(zhì)點加速度計算公式。依據(jù)N-S方程和能量方程建立了臥式離心場下熔體充型及凝固過程數(shù)學(xué)模型。由于復(fù)合軋輥需要多層合金

2、離心澆注，因此對多層澆注的時間控制直接影響到鑄件的質(zhì)量。本文提出了確定復(fù)合軋輥多層澆注時間的溫度判據(jù)。在上述研究基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了臥式離心充型及凝固過程數(shù)值模擬軟件的開發(fā)。
　　運用上述研究開發(fā)的軟件，對不同工藝方案下臥式離心鑄造熔體充型和凝固過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明：鑄型轉(zhuǎn)速的增加和澆注初速度的提高，鑄型溫度和熔體澆注溫度的提高有利于加快充型速度。轉(zhuǎn)速的增加、澆注初速度的提高可以縮短多層澆注的時間；而高鑄型溫度和高熔體澆注溫度使

3、得多層澆注的時間延長。y-z截面進(jìn)行從外到內(nèi)的凝固，x-z截面進(jìn)行從鑄件兩端至中部的凝固。通過比較可知，轉(zhuǎn)速450rpm，澆注初速度150cm/s，澆注溫度1500℃，鑄型溫度20℃為所討論方案中的最優(yōu)方案。
　　根據(jù)相似準(zhǔn)則，本文設(shè)計了水力學(xué)模擬的模擬流體與模擬模型，運用高速攝影機(jī)可以拍攝到鑄型高速旋轉(zhuǎn)時液體的充型狀態(tài)的原理，對臥式離心場不同轉(zhuǎn)速下的充型過程進(jìn)行了水力學(xué)模擬實驗。實驗結(jié)果表明：臥式離心條件下，隨著轉(zhuǎn)速的增加，液體