電磁攪拌半固態(tài)漿料制備三維多物理場(chǎng)耦合數(shù)值模擬.pdf

1、金屬半固態(tài)加工技術(shù)被認(rèn)為是一種極具有潛力的短流程、近終形成型技術(shù)，具有巨大市場(chǎng)應(yīng)用前景。電磁攪拌作為制備半固態(tài)漿料的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，是一個(gè)涉及到電磁場(chǎng)、流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的復(fù)雜時(shí)變過程，其工藝參數(shù)的實(shí)際測(cè)量非常困難，運(yùn)用有限元數(shù)值模擬進(jìn)行電磁攪拌參數(shù)的分析，為調(diào)整電磁攪拌的工藝參數(shù)，提供了一種行之有效的手段。
　　 本文利用通用有限元分析程序ANSYS對(duì)低頻旋轉(zhuǎn)型電磁攪拌器內(nèi)半固態(tài)金屬漿料在電磁攪拌作用下漿料內(nèi)的電磁場(chǎng)、流場(chǎng)及其傳熱過程

2、的多物理場(chǎng)進(jìn)行了模擬。分析了時(shí)變電磁場(chǎng)的分布形態(tài)、攪拌器電磁參數(shù)對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度、電磁力的影響以及在電磁力場(chǎng)作用下漿料內(nèi)的速度場(chǎng)和不同冷卻條件下的溫度場(chǎng)分布。
　　 電磁攪拌器內(nèi)液態(tài)漿料的電磁場(chǎng)分布數(shù)值模擬結(jié)果表明，電磁攪拌磁感應(yīng)強(qiáng)度和電磁力均呈三維分布。相同頻率下，磁感應(yīng)強(qiáng)度和電磁力均隨著電流的增大而增大，磁感應(yīng)強(qiáng)度的增大，使攪拌力增大，這有利于漿料的流動(dòng)攪拌。相同電流強(qiáng)度下，磁感應(yīng)強(qiáng)度隨著頻率的增加而減小，但其變化幅度很小，電磁

3、力則隨著頻率的增加而增大。
　　 電磁攪拌作用下半固態(tài)漿料速度場(chǎng)的計(jì)算顯示，電磁力作用下金屬液流動(dòng)亦為三維分布的，漿料內(nèi)都受到大小變化的徑向分力和切向分力，切向分力是形成電磁攪拌的主要原因。由于電磁力具有空間分布，所以漿料受到剪切攪拌作用。攪拌時(shí)間不是越長(zhǎng)越好，隨著溫度的降低，溫度會(huì)降到半固態(tài)溫度區(qū)間以外，此時(shí)就不適合攪拌，所以，攪拌時(shí)間跟攪拌溫度是相互影響的兩個(gè)參數(shù)。攪拌器電流強(qiáng)度和頻率的增大均有利于提高攪拌速度。