本文關(guān)鍵詞：凸式?jīng)_頭擠壓鑄造擠壓力研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《浙江工業(yè)大學(xué)》 2010年

凸式?jīng)_頭擠壓鑄造擠壓力研究

應(yīng)新法  

【摘要】： 擠壓鑄造，是對(duì)注入模具中的液態(tài)金屬施加較高的機(jī)械壓力，使其成形和凝固而獲得鑄件的工藝方法，該工藝是高溫高壓下的一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)-力學(xué)過(guò)程。針對(duì)目前擠壓鑄造中存在的擠壓力難以確定的問(wèn)題，在實(shí)際狀態(tài)下研究凝固過(guò)程花費(fèi)巨大，因此，有必要利用數(shù)值模擬技術(shù)了解擠壓鑄造工藝成型中擠壓力對(duì)整個(gè)凝固過(guò)程的影響，以及擠壓力對(duì)鑄件性能的影響等問(wèn)題，以此來(lái)確定擠壓力。 根據(jù)所研究課題的特點(diǎn)，本文選定擠壓鑄造中的一種典型工藝方式—凸式?jīng)_頭擠壓鑄造作為研究對(duì)象，并確定以理論分析和數(shù)值模擬分析驗(yàn)證相結(jié)合的技術(shù)路線。論文首先總結(jié)了國(guó)內(nèi)外在擠壓鑄造領(lǐng)域上的研究成果以及有關(guān)擠壓力的研究現(xiàn)狀，隨后，分析了壓力對(duì)合金凝固過(guò)程的影響機(jī)理，探討了擠壓鑄造下的力學(xué)成形理論，，得出了工藝參數(shù)臨界比壓值確定的依據(jù)，推導(dǎo)了臨界比壓的計(jì)算模型，并對(duì)現(xiàn)有的計(jì)算模型進(jìn)行分析，指出存在的不足。 在數(shù)值模擬研究方面，利用加壓凝固協(xié)調(diào)關(guān)系，本文確定了7種工況，在簡(jiǎn)化計(jì)算模型的基礎(chǔ)上，利用數(shù)值模擬工具ProCAST進(jìn)行熱彈塑性有限元熱力耦合模擬，獲得了凸式?jīng)_頭擠壓鑄造中的應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、凝固場(chǎng)以及充型過(guò)程參數(shù)等數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)一種典型工況的分析，得出凸式?jīng)_頭擠壓鑄造的充型、凝固的一般變化規(guī)律；對(duì)不同擠壓力下的模擬結(jié)果作分析比較，得出了凝固時(shí)間隨擠壓力的變化規(guī)律、傳熱系數(shù)隨擠壓力的變化規(guī)律，以及擠壓力對(duì)縮孔縮松的影響；另外，在得出晶粒尺寸、枝晶間距隨擠壓力變化的同時(shí)，也對(duì)組織細(xì)化的形成原因作了深入分析；根據(jù)模擬結(jié)果，得到了合適的擠壓力，也驗(yàn)證了臨界比壓計(jì)算模型的合理性。 利用合理的理論計(jì)算模型和計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬方法研究擠壓力的傳遞、損失以及擠壓力對(duì)加壓凝固過(guò)程的影響，必將為擠壓鑄造工藝參數(shù)選定和優(yōu)化、設(shè)備的選定和改造等提供堅(jiān)實(shí)的可靠平臺(tái)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號(hào)】：TG249.2
【目錄】：

摘要5-6

ABSTRACT6-8

目錄8-10

第1章 緒論10-18

1.1 選題的背景、目的與意義10-13

1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)13-15

1.3 課題的主要研究?jī)?nèi)容15

1.4 研究方法和技術(shù)路線15-17

1.5 本章小結(jié)17-18

第2章 壓力對(duì)合金凝固過(guò)程的影響機(jī)理18-26

2.1 壓力作用對(duì)過(guò)冷度的影響18-19

2.2 壓力對(duì)合金顯微偏析的影響19-20

2.3 壓力下結(jié)晶對(duì)鑄件晶粒度的影響20-22

2.4 壓力對(duì)氣體析出過(guò)程的影響22-23

2.5 擠壓鑄造下的力學(xué)成形過(guò)程23-24

2.6 擠壓鑄造力學(xué)成形理論構(gòu)成24-25

2.6.1 組合體力學(xué)模型24-25

2.6.2 金屬塑性流動(dòng)25

2.7 本章小結(jié)25-26

第3章 凸式?jīng)_頭擠壓鑄造過(guò)程中比壓的計(jì)算分析26-41

3.1 擠壓鑄造圓筒形臨界比壓的計(jì)算26-33

3.1.1 克服凝固殼層的塑性變形抗力26-30

3.1.2 克服沖頭位移的摩擦阻力.30-31

3.1.3 克服側(cè)向壓應(yīng)力的摩擦阻力31-33

3.2 凸式?jīng)_頭擠壓鑄造臨界比壓的計(jì)算33-34

3.3 影響臨界比壓的因素34-35

3.3.1 合金材料的高溫屈服極限34

3.3.2 鑄件的形狀和尺寸34-35

3.3.3 摩擦系數(shù)35

3.3.4 壓應(yīng)力比例系數(shù)35

3.4 比壓經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算分析35-37

3.5 經(jīng)驗(yàn)公式存在的問(wèn)題37

3.6 成形力的計(jì)算分析37-39

3.7 成形力計(jì)算公式存在的問(wèn)題39-40

3.8 本章小結(jié)40-41

第4章 凸式?jīng)_頭擠壓鑄造熱力耦合有限元模擬41-54

4.1 本構(gòu)模型41-43

4.2 凝固過(guò)程傳熱數(shù)學(xué)模型43-45

4.3 凝固過(guò)程應(yīng)力場(chǎng)數(shù)學(xué)模型45-46

4.4 模擬軟件的選擇46-47

4.5 熱力耦合分析模型的建立47-53

4.5.1 模型的簡(jiǎn)化47

4.5.2 幾何模型的構(gòu)建47-48

4.5.3 物理模型的構(gòu)建48-53

4.6 本章小結(jié)53-54

第5章 凸式?jīng)_頭擠壓鑄造熱力耦合數(shù)值模擬結(jié)果分析54-75

5.1 充型過(guò)程模擬分析54-56

5.2 凝固過(guò)程模擬分析56-58

5.3 擠壓力對(duì)凝固時(shí)間的影響58-64

5.4 擠壓力對(duì)縮孔縮松的影響64-70

5.5 擠壓力對(duì)微觀組織的影響70-74

5.5.1 擠壓力對(duì)晶粒尺寸的影響70-72

5.5.2 擠壓力對(duì)枝晶間距的影響72-74

5.6 本章小結(jié)74-75

第6章 結(jié)論與展望75-77

參考文獻(xiàn)77-80

致謝80-81

攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和成果81

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