本文關(guān)鍵詞：6061鋁合金熱頂半連續(xù)鑄造數(shù)值模擬及性能預(yù)測，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近十幾年來,隨著國內(nèi)鋁行業(yè)飛速發(fā)展,鋁制品因其具有輕質(zhì)、美觀,且不容易腐蝕等優(yōu)點,在很多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合公司在生產(chǎn)過程中遇到的實際問題,為了提高生產(chǎn)效率以及降低生產(chǎn)過程中廢品率,并得到性能良好且穩(wěn)定的6061鋁合金制品,對6061鋁合金的熔煉過程熔體凈化進行分析研究,并使用有限元數(shù)值模擬分析鑄造工藝對鋁合金鑄錠生產(chǎn)過程的影響,引入JMatPro軟件對6061鋁合金相圖進行分析,并結(jié)合均勻化退火實驗、拉伸實驗對其結(jié)果進行論證。首先,通過JMatPro軟件計算實際生產(chǎn)中設(shè)計的不同元素含量的4種6061鋁合金對相變的影響。隨著Mg、Si元素含量增加,其固相線溫度下降,而材料的強度會增強;Mn元素增加0.1%時材料強度也會增強,但是效果不明顯。且計算得出6061鋁合金的性能參數(shù),為后續(xù)鑄造模擬做準(zhǔn)備。然后,經(jīng)過均勻化退火實驗得出:6061鋁合金在545℃溫度下保溫6h,其晶粒內(nèi)部第二相固溶情況較好,晶內(nèi)偏析擴散較為均勻,但是均勻化效果較慢;在570℃溫度下保溫6h,晶粒內(nèi)部及晶界第二相完全固溶,且擴散均勻,均勻化效率也最快。通過拉伸實驗可以知道:Mg、Si含量的增加,6061鋁合金T6態(tài)抗拉強度、屈服強度有很大的提高,且延伸率也有輕微的提升。最后,通過模擬熱頂半連續(xù)鑄造表明:鑄錠規(guī)格為Φ178mm的6061鋁合金圓鑄錠,鑄造速度越快液穴越深,越容易產(chǎn)生裂紋;鑄造當(dāng)鑄造速度70mm/min時,凝固進入熱頂帽,會導(dǎo)致鑄錠拉不動的現(xiàn)象;當(dāng)鑄造速度為110mm/min時,鑄錠凝殼低于石墨環(huán),會導(dǎo)致鑄錠冷隔、漏鋁等現(xiàn)象。得出Φ178mm的6061鋁合金鑄錠最佳鑄造工藝為:90mm/min澆注速度,澆注溫度680℃。直徑為Φ258mm的圓鑄錠凝殼形成的位置低于石墨環(huán),鑄造實踐中通過降低鑄造速度或者增加石墨環(huán)的高度對這現(xiàn)象進行改進。通過以上研究表明:材料相圖的計算可以為熱處理工藝提供指導(dǎo)意義,模擬計算可以大致的預(yù)測材料的性能。對熱頂半連續(xù)鑄造進行溫度場、應(yīng)力場的耦合計算,模擬結(jié)果與實際生產(chǎn)情況基本相符,得出各項鑄造工藝參數(shù)對鑄錠的影響趨勢,在一定程度上指導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)實踐。
【關(guān)鍵詞】：有限元 6061鋁合金 熱頂半連續(xù)鑄造 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG292
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 選題背景8-9
• 1.2 連續(xù)鑄造的發(fā)展現(xiàn)狀9-14
• 1.2.1 熱頂半連續(xù)鑄造工作原理9-10
• 1.2.2 熱頂半連續(xù)鑄造主要的工藝參數(shù)10-12
• 1.2.3 熱頂半連續(xù)鑄錠缺陷研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 計算機技術(shù)在材料科學(xué)中的應(yīng)用14-17
• 1.3.1 相圖計算技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 鑄造過程的數(shù)值模擬發(fā)展概況15-17
• 1.4 課題研究意義及主要內(nèi)容17-18
• 1.4.1 研究意義17
• 1.4.2 主要研究內(nèi)容17-18
• 第二章 鑄造過程數(shù)值模擬的計算理論18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 研究內(nèi)容18-19
• 2.3 鑄造過程值模擬理論19-24
• 2.3.1 充型過程數(shù)值模擬理論19-20
• 2.3.2 半連續(xù)傳熱過程的數(shù)值模擬理論20-21
• 2.3.3 半連續(xù)鑄造過程的應(yīng)力場的數(shù)值模擬理論21-24
• 2.4 JMat Pro軟件簡介24-25
• 2.4.1 JMat Pro軟件概述及功能介紹24
• 2.4.2 JMat Pro軟件計算原理24-25
• 2.5 ProCAST軟件簡介25-26
• 2.5.1 ProCAST軟件功能介紹25-26
• 2.5.2 ProCAST軟件模擬流程26
• 2.6 本章小結(jié)26-28
• 第三章 基于JMat Pro對6061鋁合金相圖及性能研究28-41
• 3.1 引言28
• 3.2 研究內(nèi)容及方法28-29
• 3.3 結(jié)果與分析29-39
• 3.3.1 計算結(jié)果及分析29-34
• 3.3.2 實驗結(jié)果與分析34-39
• 3.4 本章小結(jié)39-41
• 第四章 熔體質(zhì)量控制及熱頂半連續(xù)鑄造的數(shù)值模擬41-59
• 4.1 引言41
• 4.2 熔體質(zhì)量的控制41-45
• 4.3 有限元模擬熱頂半連續(xù)鑄造45-48
• 4.3.1 MiLE算法45
• 4.3.2 熱頂半連續(xù)鑄造的MiLE計算模型建立45-46
• 4.3.3 模擬參數(shù)的設(shè)置46-47
• 4.3.4 鑄造工藝參數(shù)設(shè)計47-48
• 4.4 模擬結(jié)果及分析48-57
• 4.4.1 鑄造速度對鑄錠溫度場、應(yīng)力場的影響48-51
• 4.4.2 鑄造溫度對鑄錠溫度場、應(yīng)力場的影響51-53
• 4.4.3 熱頂高度對鑄錠溫度場、應(yīng)力場的影響53-54
• 4.4.4 石墨環(huán)高度對鑄錠溫度場、應(yīng)力場的影響54-56
• 4.4.5 不同規(guī)格的鑄錠的溫度場、應(yīng)力場變化56-57
• 4.5 本章小結(jié)57-59
• 第五章 結(jié)論59-61
• 參考文獻61-65
• 致謝65-66
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果66-67

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  本文關(guān)鍵詞：6061鋁合金熱頂半連續(xù)鑄造數(shù)值模擬及性能預(yù)測，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：383094