圓錠電磁鑄造電磁力數(shù)值計算及金屬電磁成型性研究.pdf

1、電磁鑄造技術(shù)是建立在電磁流體力學(xué)基礎(chǔ)上,并與冶金工程相結(jié)合的先進(jìn)材料加工方法.由于生產(chǎn)的鑄錠具有表面光亮、缺陷少、組織致密、機械性能好等優(yōu)點,電磁鑄造技術(shù)已成為鋁合金生產(chǎn)的主要方法.隨著鋁合金電磁鑄造技術(shù)的日益完善,以及電磁鑄造生產(chǎn)的鑄錠的優(yōu)越性,鋼、銅及鎂合金都已成為電磁鑄造實驗與研究的對象.電磁鑄造的關(guān)鍵技術(shù)在于金屬熔體在電磁場作用下的無接觸立柱成型.由于不同金屬具有不同的物性參數(shù),因而電磁成型可行性及難易程度各不相同.本文以獲得不

2、同金屬電磁鑄造成型實驗參數(shù)為著眼點,采用數(shù)值計算、數(shù)學(xué)分析以及實驗研究相結(jié)合的方法對不同金屬的電磁鑄造成型可行性及難易程度進(jìn)行了研究.論文主要包括以下內(nèi)容:從電磁鑄造基本原理出發(fā),建立了圓錠電磁鑄造電磁力數(shù)值計算模型,該計算模型在計算電磁力時考慮了磁場分布梯度對電磁力大小及分布的影響.采用互感耦合模型對不同金屬熔體內(nèi)磁場分布以及感應(yīng)器傾角、感應(yīng)器電流及頻率對磁場分布的影響進(jìn)行了數(shù)值計算研究;并在電磁場計算結(jié)果基礎(chǔ)上,采用電磁力計算模型計

3、算研究了不同條件下金屬熔體內(nèi)電磁力分布規(guī)律.通過研究不同條件下熔體內(nèi)電磁壓力與液柱靜壓力的平衡關(guān)系,對鋁、銅、鋼及鎂鋁合金電磁鑄造成型的實驗條件進(jìn)行研究,計算得到了鋁、銅、鋼及鎂鋁合金實現(xiàn)電磁鑄造成型所需的磁感應(yīng)強度.以金屬電磁鑄造成型基本條件為依據(jù),提出了判定不同金屬電磁鑄造成型可行性與難易程度的無量綱判據(jù).利用該判據(jù)對不同條件下金屬的電磁成型可行性進(jìn)行分析,得到了不同金屬電磁成型所需磁感應(yīng)強度,所得結(jié)果與電磁力數(shù)值計算方法所得結(jié)果基

4、本吻合.實驗研究了鋁、錫鉛合金的電磁約束成型可行性,實驗結(jié)果與計算結(jié)果基本吻合,從而驗證了電磁成型無量綱判據(jù)的實用性.電磁成型無量綱判據(jù)及電磁力數(shù)值計算結(jié)果指出,不同金屬電磁鑄造成型時所需磁感應(yīng)強度不同:以50mm高的液柱為標(biāo)準(zhǔn),鋁電磁成型所需磁感應(yīng)強度為0.045~0.05T;而鋼的約為0.08~0.085T,銅的約為0.094~0.099T;而鎂鋁合金則較小,約為0.038~0.043T;研究表明,金屬電磁鑄造所需感應(yīng)器電流及磁感應(yīng)