鋁合金超聲半連鑄結(jié)晶器熔池流場(chǎng)數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究.pdf

1、超聲外場(chǎng)處理金屬熔體是改善鑄錠凝固組織,提高材料力學(xué)性能的一種有效方法,是當(dāng)前國(guó)際研究的熱點(diǎn)和未來(lái)鑄造技術(shù)的一個(gè)新的發(fā)展方向。本文以7050鋁合金超聲鑄造為切入點(diǎn),主要研究了以下幾方面內(nèi)容:
　　 1、應(yīng)用多介質(zhì)聲波傳輸理論對(duì)工具桿在鋁合金熔體中的聲壓分布進(jìn)行計(jì)算后,得到了超聲波在鋁合金熔體中的聲壓場(chǎng)分布。在對(duì)空化理論以及空化閥值的影響因素進(jìn)行分析后,結(jié)合熔體的聲壓場(chǎng)分布,得出不同功率下超聲波發(fā)生器在鋁合金熔體中所產(chǎn)生的空化區(qū)域

2、。根據(jù)超聲在熔體中的空化區(qū)域分布,采用異質(zhì)形核模型對(duì)7050鋁合金熔體形核參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算,得出超聲波處理能顯著提高熔體的形核率,超聲波功率越大,熔體形核率越大。
　　 2、應(yīng)用流體仿真軟件Fluent對(duì)7050鋁合金超聲半連鑄結(jié)晶器熔池流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,通過(guò)分析和計(jì)算得到試驗(yàn)條件下的聲流驅(qū)動(dòng)力值,隨后通過(guò)UDF函數(shù)將其添加到Fluent的計(jì)算過(guò)程中進(jìn)行模擬計(jì)算,模擬結(jié)果表明:由澆注口引起的流場(chǎng)在結(jié)晶器液穴內(nèi)可流動(dòng)的區(qū)域都產(chǎn)生了

3、熔體流動(dòng)現(xiàn)象,鋁合金熔體在結(jié)晶器熔池內(nèi)形成兩個(gè)大渦流,對(duì)稱的排列在澆注口軸線兩側(cè);隨著鑄造速度的增大,熔池流場(chǎng)的基本特征沒(méi)有明顯變化,但結(jié)晶器熔池內(nèi)鋁合金熔體整體流速明顯增大;由超聲波產(chǎn)生的聲流效應(yīng)各向流體流動(dòng)速度很小遠(yuǎn)小于由澆注口引起的外流場(chǎng)速度幅值大小,超聲聲流效應(yīng)對(duì)結(jié)晶器熔池流速影響很小,可以忽略不計(jì)。根據(jù)仿真結(jié)果計(jì)算表明,在結(jié)晶器熔池流場(chǎng)的作用下,空化區(qū)域產(chǎn)生的大量形核被轉(zhuǎn)移到熔體非空化區(qū)域,使整個(gè)熔池熔體形核率均顯著提高;隨著