高強(qiáng)鋁合金氣刀半連續(xù)鑄造研究.pdf

1、鋁合金半連續(xù)鑄造過程是一個包含幾何非線性、材料非線性等眾多非線性因素的復(fù)雜動態(tài)凝固過程，各種鑄造缺陷如晶粒粗大、裂紋和組織、成份偏析等都是在凝固過程中形成的。半連續(xù)鑄造過程的實(shí)現(xiàn)涉及工藝、設(shè)備與環(huán)境等諸多因素的組合與精確控制。本課題根據(jù)我國航空用高強(qiáng)鋁合金發(fā)展的需要，開發(fā)高強(qiáng)鋁合金鑄造的新技術(shù)-氣刀半連續(xù)鑄造。通過數(shù)值模擬的方法，結(jié)合一定的試驗(yàn)手段，研究鑄造設(shè)備和工藝對錠坯質(zhì)量和鑄造過程穩(wěn)定性的影響，目的是開發(fā)高合金化大尺寸鑄錠的高效經(jīng)

2、濟(jì)鑄造技術(shù)，解決我國高強(qiáng)鋁合金生產(chǎn)中的瓶頸問題。
　　本文對二次冷卻水有效水流量和利用率進(jìn)行了研究，考察了氣刀工藝參數(shù)對吹拂二次冷卻水效果的影響，并確定獲得最佳的吹拂效果的工藝參數(shù);采用數(shù)值模擬的方法，研究了550mm×1600mm鑄錠氣刀半連續(xù)鑄造過程中的熔體流動、熱量傳輸和應(yīng)力應(yīng)變場，討論了分流方式、冷卻方式和氣刀參數(shù)對氣刀半連續(xù)鑄造的影響。通過實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果分析，得出如下結(jié)論:
　　(1)二次冷卻水的利用率隨水流量和噴

3、水角度的增加而降低;凸凹不平的表面狀態(tài)可以提高二冷水利用率;適當(dāng)流量的小角度二冷水可以提高大角度二冷水的利用率。
　　(2)近壁面最大壓力隨氣刀距壁面距離增大而減小;近壁面最大壓力隨氣刀角度的增大而先增大后減小，30°時近壁面最大壓力為最大。
　　(3)減小氣刀與壁面距離可以減小臨界吹拂氣壓值;臨界吹拂氣壓值隨氣刀角度的增大而先減小后增大，30°是最佳吹拂角度。
　　(4)計(jì)算結(jié)果顯示:使用帶過濾網(wǎng)的方形分流可以使熔體

4、在熔池內(nèi)均勻的流動且液穴較淺;大小面冷卻水量不同有利于鑄錠內(nèi)溫度均勻，減少側(cè)裂紋;冷卻水量減少液穴加深;施加氣刀能使鑄錠表面溫度明顯回升，從而降低鑄錠內(nèi)外溫度梯度;氣刀位置上移，液穴變深，表面溫度回升大;施加氣刀后鑄錠中產(chǎn)生的Mises塑性應(yīng)力和應(yīng)變都相應(yīng)地減小。
　　(5)通過實(shí)驗(yàn)證明在半連續(xù)鑄造過程中施加氣刀，可有效的抑制裂紋的發(fā)生，但增加了晶粒尺寸。
　　本文的研究結(jié)果表明，氣刀半連續(xù)鑄造是獲得無裂紋缺陷的高強(qiáng)鋁合金鑄