7050鋁合金大扁錠半連鑄工藝參數(shù)匹配規(guī)律的仿真研究.pdf

1、7050高強(qiáng)鋁合金是航天航空用輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，該合金具有高強(qiáng)度、高韌性、良好的淬透性等優(yōu)點(diǎn)。隨著國(guó)防和民航高性能飛機(jī)的發(fā)展，對(duì)7050鋁合金大尺寸的厚板需求量急劇增大。因此，高效生產(chǎn)該系合金大尺寸扁錠的主要方法一半連續(xù)鑄造得到了廣泛的研究。由于該合金化學(xué)成分復(fù)雜，鑄錠規(guī)格和寬厚比大，鑄錠的裂紋傾向較大，極難成型。從事該行業(yè)的人們都在努力研究半連續(xù)鑄造技術(shù)，希望通過各種實(shí)驗(yàn)尋找一種行之有效的方法來避免裂紋的出現(xiàn)。由于具有效率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)

2、，數(shù)值仿真技術(shù)尤其是有限元方法在半連續(xù)鑄造研究中得到了廣泛應(yīng)用。 本文利用大型有限元分析軟件MARC對(duì)半連續(xù)鑄造過程進(jìn)行熱力分析，著力研究了以下問題： 1．基于有限元理論和基本傳熱方程，綜合考慮工藝參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的影響，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)情況建立了熱傳導(dǎo)及熱應(yīng)力數(shù)學(xué)和物理模型； 2．通過MARC用戶子程序接口，對(duì)MARC進(jìn)行了二次開發(fā)，更準(zhǔn)確的模擬了鑄坯從液態(tài)到固態(tài)直至鑄坯溫度穩(wěn)定這一整套過程；

3、 3．根據(jù)實(shí)地工業(yè)實(shí)驗(yàn)情況，建立了鋁合金大扁錠半連續(xù)鑄造過程的三維有限元分析模型，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝，確定了相應(yīng)的初始條件和邊界條件； 4．模擬現(xiàn)場(chǎng)工藝變化規(guī)律，對(duì)鋁溶體在凝固成形過程中的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行仿真，通過改變澆注溫度、拉坯速度及結(jié)晶器冷卻水量(改變一冷區(qū)和二冷區(qū)的界面?zhèn)鳠釓?qiáng)度)等工藝參數(shù)，分析了半連續(xù)鑄造條件下鑄坯溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分布情況，為大規(guī)格扁錠半連續(xù)鑄造提供工藝參數(shù)匹配規(guī)律的指導(dǎo)性依據(jù)； 5．對(duì)大扁錠半連