【摘 要】
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实验室课题组与江西雄鹰铝业联合开发了重力倾转铸造设备用于7A09铝合金铸锭的生产。本文对重力倾转装置进行了逆向建模,然后通过AnyCasting进行数值模拟。对模拟部分的软件
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实验室课题组与江西雄鹰铝业联合开发了重力倾转铸造设备用于7A09铝合金铸锭的生产。本文对重力倾转装置进行了逆向建模,然后通过AnyCasting进行数值模拟。对模拟部分的软件操作流程进行了详细的步骤说明。通过成型形貌的优劣,确定了浇口杯的含量;通过金属液的最大流速确定了装置的倾转速度;通过铸锭是否产生缩孔、最后凝固层的深度(残余熔体体积)以及概率缺陷的分布确定了装置的预热温度;通过金属液在铸型型腔内的速度以及铸锭表面氧化物的含量确定了浇注温度。得到了重力倾转装置的最优工艺参数:50%的浇口杯含量、1/14π/rad的倾转、预热温度100℃和浇注温度700℃。通过现场实验验证了AnyCasting对重力倾转铸造模拟的可靠性。基于模拟得出的最优工艺参数,制备出了形貌完整,没有缩孔缺陷的铸锭。对重力倾转铸造所成型的铸锭进行了金相组织分析,统计发现底部的晶粒组织较为顶部细小,且圆整,主要呈近球形和蔷薇状,同一横截面上晶粒度相差不大,较为均匀。经image-pro plus6.0测算,倾转铸造工艺条件下,晶粒的平均当量直径为65μm,平均形状因子为0.58;而半连续工艺所成型铸锭的晶粒平均当量直径为184μm,形状因子为0.08。在装置的倾转过程中,金属液产生的强对流,有利于细化晶粒。将重力倾转所成型的铸锭与半连续所成型的锭进行了力学性能的比较,前者的屈服强度、抗拉强度以及延伸率都好于后者。对现有倾转装置的铸型以及砂型结构进行了改进优化。将复合型中的钢铸型换成铜铸型,能够增加冷却强度、缩短凝固时间。把砂型(浇口杯)中的直角过渡变为圆滑的弧面过渡后,金属液能以较为有序平稳的方式进行充型。
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