7XXX鋁合金電磁攪拌鑄造流場的數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究.pdf

1、金屬的凝固涉及到復(fù)雜的物理變化，包括傳熱、傳質(zhì)和相變等。電磁攪拌技術(shù)自其開發(fā)應(yīng)用以來，已經(jīng)成為一種對金屬凝固進(jìn)行控制的有效手段。它對提高鑄坯的等軸晶率、細(xì)化凝固組織、改善夾雜物并促進(jìn)成分均勻化具有重要的作用。本文通過數(shù)值模擬的方法，結(jié)合試驗(yàn)，對電磁攪拌作用下坩堝內(nèi)7050鋁合金的流場進(jìn)行了仿真。探索電磁攪拌參數(shù)對鋁合金熔體流動的影響，為調(diào)整電磁攪拌的工藝參數(shù)提供有效的依據(jù)。
　　 本文利用商用有限元分析軟件ANSYS對低頻電磁攪

2、拌器作用下坩堝內(nèi)鋁合金熔體的電磁場、流場進(jìn)行了仿真模擬。建立了電磁攪拌器的三維有限元計(jì)算模型，分別計(jì)算了不同工藝參數(shù)條件下鋁合金熔體內(nèi)的電磁場和電磁力的分布規(guī)律，并將通過ANSYS的多物理場耦合功能將電磁力作為體載荷加入流場中進(jìn)行了流場的分析計(jì)算。
　　 電磁攪拌器作用下的磁場分析結(jié)果表明:在電磁攪拌器工作頻率相同的情況下，隨著電流強(qiáng)度的增大，磁感應(yīng)強(qiáng)度和電磁力的強(qiáng)度均有所增大。磁感應(yīng)強(qiáng)度和電磁力強(qiáng)度的增大，有利于對鋁合金熔體的

3、充分?jǐn)噭?。在電流?qiáng)度一定的情況下，隨著頻率的增大，磁感應(yīng)強(qiáng)度有所降低，但降低幅度很小，電磁力隨著電流頻率的增大而增大。對鋁合金熔體流場的計(jì)算結(jié)果表明，隨著電流的增大，熔體流速也相應(yīng)增大。在一定范圍內(nèi)，隨著電流頻率的增大，熔體流速也相應(yīng)增大。
　　 確定了試驗(yàn)方案:分別在無電磁和電流為10A，頻率為10Hz、13Hz、16Hz四種不同情況下獲得四個(gè)鑄錠。分別取試樣觀察和比較金相組織。由試驗(yàn)結(jié)論可知，電磁攪拌下鋁合金凝固組織成等軸晶