實(shí)驗(yàn)室課題組與江西雄鷹鋁業(yè)聯(lián)合開發(fā)了重力傾轉(zhuǎn)鑄造設(shè)備用于7A09鋁合金鑄錠的生產(chǎn)。本文對(duì)重力傾轉(zhuǎn)裝置進(jìn)行了逆向建模,然后通過AnyCasting進(jìn)行數(shù)值模擬。對(duì)模擬部分的軟件操作流程進(jìn)行了詳細(xì)的步驟說明。通過成型形貌的優(yōu)劣,確定了澆口杯的含量;通過金屬液的最大流速確定了裝置的傾轉(zhuǎn)速度;通過鑄錠是否產(chǎn)生縮孔、最后凝固層的深度(殘余熔體體積)以及概率缺陷的分布確定了裝置的預(yù)熱溫度;通過金屬液在鑄型型腔內(nèi)的速度以及鑄錠表面氧化物的含量確定了澆注溫度。得到了重力傾轉(zhuǎn)裝置的最優(yōu)工藝參數(shù):50%的澆口杯含量、1/14π/rad的傾轉(zhuǎn)、預(yù)熱溫度100℃和澆注溫度700℃。通過現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了AnyCasting對(duì)重力傾轉(zhuǎn)鑄造模擬的可靠性。基于模擬得出的最優(yōu)工藝參數(shù),制備出了形貌完整,沒有縮孔缺陷的鑄錠。對(duì)重力傾轉(zhuǎn)鑄造所成型的鑄錠進(jìn)行了金相組織分析,統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)底部的晶粒組織較為頂部細(xì)小,且圓整,主要呈近球形和薔薇狀,同一橫截面上晶粒度相差不大,較為均勻。經(jīng)image-pro plus6.0測算,傾轉(zhuǎn)鑄造工藝條件下,晶粒的平均當(dāng)量直徑為65μm,平均形狀因子為0.58;而半連續(xù)工藝所成型鑄錠的晶粒平均當(dāng)量直徑為184μm,形狀因子為0.08。在裝置的傾轉(zhuǎn)過程中,金屬液產(chǎn)生的強(qiáng)對(duì)流,有利于細(xì)化晶粒。將重力傾轉(zhuǎn)所成型的鑄錠與半連續(xù)所成型的錠進(jìn)行了力學(xué)性能的比較,前者的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及延伸率都好于后者。對(duì)現(xiàn)有傾轉(zhuǎn)裝置的鑄型以及砂型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)優(yōu)化。將復(fù)合型中的鋼鑄型換成銅鑄型,能夠增加冷卻強(qiáng)度、縮短凝固時(shí)間。把砂型(澆口杯)中的直角過渡變?yōu)閳A滑的弧面過渡后,金屬液能以較為有序平穩(wěn)的方式進(jìn)行充型。
【學(xué)位單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TG292
【部分圖文】：

圖 1.1 半連續(xù)鑄造實(shí)驗(yàn)設(shè)備轉(zhuǎn)澆鑄造合金而言，傾轉(zhuǎn)重力澆注工藝是合適且先進(jìn)的鑄造方法。：隨著設(shè)備裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，合金液在重力的作用下能夠平穩(wěn)實(shí)現(xiàn)液體沿著型腔壁一側(cè)往下充型，到達(dá)型腔底部后再沿型。這種充型方式將“頂注式澆鑄”與“底注式澆鑄”很好地縮孔、縮松、澆不足等缺點(diǎn)。同時(shí)充型過程平穩(wěn)，可建立出現(xiàn)湍流，合金熔體對(duì)模具型腔的沖刷力小。并且，由于一個(gè)外界貫通的冒口，型腔中的氣體可以通過此處排出，作用，減少了氧化夾雜的產(chǎn)生[21-25]。造工藝應(yīng)用于高強(qiáng)鋁合金上可以總結(jié)為以下優(yōu)點(diǎn)[26]：傾轉(zhuǎn)的參數(shù)設(shè)定，能有效地控制鋁液的充型時(shí)間和流動(dòng)澆注過程中液體靜壓頭高度從小逐漸過渡到大，利于速且平穩(wěn)的特點(diǎn)；

第 2 章 重力傾轉(zhuǎn)鑄造裝置及數(shù)值模擬概述第 2 章 重力傾轉(zhuǎn)鑄造裝置及數(shù)值模擬概述2.1 重力傾轉(zhuǎn)澆鑄裝置本課題使用的是由實(shí)驗(yàn)室課題組與江西雄鷹鋁業(yè)股份有限公司開發(fā)的重力傾轉(zhuǎn)澆注設(shè)備，用于制備 7A09 高強(qiáng)鋁合金鑄錠。圖 2.1(a)為實(shí)物圖，圖 2.1(b)為示意圖。(a) (b)

第 2 章 重力傾轉(zhuǎn)鑄造裝置及數(shù)值模擬概述（2）any PRE 參數(shù)設(shè)置導(dǎo)入需要模擬的“.STL”格式部件進(jìn)行裝配，然后依次設(shè)置“網(wǎng)格處理”、“基本過程”、“可選模塊”、“設(shè)置儀器”以及“求解條件”的設(shè)置；a、網(wǎng)格劃分設(shè)置在網(wǎng)格劃分前需要先對(duì)各實(shí)體進(jìn)行類型設(shè)置，澆口杯、流道、鑄件系統(tǒng)默認(rèn)歸類為澆注系統(tǒng)，鋼鑄型、鋁模具、砂型、澆包統(tǒng)一設(shè)置為模具。為了模型可視化方便還可以進(jìn)行實(shí)體透明度的設(shè)置。圖 2.2 為三維實(shí)體在 any PRE 中的裝配圖、圖 2.3 為“設(shè)置實(shí)體”窗口。

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本文編號(hào)：2810561