4045-3003鋁合金復(fù)合鑄錠包覆鑄造數(shù)值模擬研究.pdf

1、雙金屬復(fù)合材料由于具有一系列單一金屬不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，受到極大的關(guān)注。本文采用直接冷卻連續(xù)鑄造來生產(chǎn)4045/3003鋁合金復(fù)合鑄錠。該方法可以解決界面結(jié)合強(qiáng)度問題，達(dá)到真正的冶金結(jié)合。
　　本文利用商業(yè)軟件Fluent，建立了一個(gè)描述復(fù)合鑄錠包覆鑄造過程的數(shù)學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型較好的描述了復(fù)合鑄錠包覆鑄造過程的溫度場、流場及其鑄錠凝固過程。本文通過數(shù)值模擬方法研究了尺寸為Φ140mm/Φ110mm的4045/3003鋁合金兩層復(fù)合鑄

2、錠包覆鑄造過程中的溫度場、流場及其鑄錠凝固過程。詳細(xì)考察分析了分流方式、鑄造速度、鑄造溫度、內(nèi)結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度、皮材液面高度和二冷水量對(duì)復(fù)合鑄造過程中溫度場、流場和鑄錠凝固過程的影響規(guī)律。
　　通過對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的分析對(duì)比得到結(jié)論為:
　　1.皮材采用密集不均勻分流方式時(shí)，熔體在各個(gè)分流口的流動(dòng)平緩、溫度分布均勻。
　　2.鑄造速度增加，使芯材的液穴深度增加，支撐層外表面溫度升高且變薄。鑄造速度過高會(huì)使皮材接觸支撐層

3、后回?zé)徇^多，芯材部分重熔，導(dǎo)致復(fù)合界面被破壞;而鑄造速度過低，由于冷卻時(shí)間過長而使芯材支撐層外表面溫度過低，不能實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合。其它條件不變時(shí)，鑄造速度取100mm/min時(shí)，復(fù)合效果達(dá)到最好。
　　3.提高皮材鑄造溫度對(duì)鑄坯凝固過程影響不大，但是適當(dāng)提高鑄造溫度可增加支撐層外表面光滑程度，有利于兩種合金的復(fù)合。
　　4.內(nèi)結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度增加，液穴深度減小，支撐層厚度越厚，支撐層外表面溫度降低。內(nèi)結(jié)晶器冷卻強(qiáng)度為3000Wm-

4、2K-1時(shí)效果最佳。
　　5.皮材液面應(yīng)采用高液面，與芯材液面盡量保持平齊，以減小支撐層內(nèi)外的壓力差。
　　6.二冷水量太小時(shí)，芯材支撐層厚度太小，其外表面溫度太高，在界面處容易發(fā)生重熔;二冷水量太大時(shí)，支撐層太厚，其外表面溫度太低，易導(dǎo)致兩種合金復(fù)合強(qiáng)度過低，甚至復(fù)合失敗。因此，要保證良好的復(fù)合效果，二冷水量應(yīng)定為80L/min·m左右。
　　7.獲得可以用來指導(dǎo)生產(chǎn)高界面復(fù)合強(qiáng)度的雙金屬包覆鑄錠的最佳工藝參數(shù):(1