单管强冷制备半固态A356铝合金浆料工艺的优化.pdfVIP

— — 半固态加工 种铸造及有色合金 2008年第 28卷第 12期 单管强冷制备半固态 A356铝合金浆料工艺的优化 摘 要 应用 ProCAST有限元软件 ，通过温度场与速度场 的耦合 ，对单管强冷制备半固态 A356铝合金浆料 的工艺进行模 拟，采用的冷却水流量分别为 25、5O、75mL／s。模拟得到的优化工艺参数是 ：冷却水流量为 50mL／s，出口铝合金的温度约 为 600℃，出口水的温度约为 25℃。用上述工艺参数进行验证 ，验证结果与模拟结果一致。 关键词 单管强冷；半固态 ；A356铝合金 ；数值模拟 ；温度场 中图分类号 TG146．2 1；TG249．2 文献标志码 A 文章编号 1001—2249(2008)12—0931—04 D0I：10．3870／tzzz．2008．12．010 半固态金属浆料制备技术的计算机模拟是根据研 1．2 能量方程 究对象要求 ，按照一定 的判据设计 的制备工艺，建立起 采用瞬态非线性方程 ： 数学、物理模型，在计算机上进行计算 ，并将得到的成千 J0· · 一 [ ·vT]--q(z)一o (2) 上万的数据综合在一起逼近研究对象的全貌 ，表达出成 分一工艺一结构一性能和使用性能的规律 ，并用形象的图形 式中，H为焓值；T为液体的温度 ；为液体的热导率； 或动画形式展示 出这些过程的直观画面_ll川]。 q(z)为液体在 z处的重力加速度 。 本课题利用有 限元软件 ProCAST，应用不可压缩 1．3 边界条件 粘性流体控制方程和标准模型 g『 ，对单管强冷制备半 采用的热边界传热公式为对流热边界条件 ： 固态 A356铝合金浆料的工艺进行模拟，在制备过程 一 KAT 一hf()g(T)[T—T] (3) 中，进行温度场和流动场的耦合 ，得到制备 A356铝合 式中，△T 为界面温差 ；h为对流热交换系数 ；丁0为边 金半 固态浆料过程的温度场和流动场的结果 ，确定单管 界温度；g(丁)为液体温度的函数 ；厂(￡)为热量穿越界面 强冷制备半固态金属浆料工艺 中的温度场和速度场的 时间的函数。 分布规律 ，从而得 出比较好的工艺参数 ，利用模拟分析 结果指导实际工艺参数的设定 。 2 A356铝合金的热物理参数 1 数学模型 2．1 热导率 在凝固过程中涉及到的传热学控制方程主要是传 合金在随着温度变化的同时，不但有结晶潜热的放 出，其热物理参数也会发生变化 。图 1即为根据 Pro— 质连续性方程 、动量方程和能量方程 。在数值解法 中， 就是以这些方程为基础，对所研究的区域进行离散后应 CAST材料数据库得 出的A356铝合金的热导率随温 用这些方程进行求解 卜]。 度变化的曲线 。 1．1 动量方程 采用完全的Navier—Stokes公式 ，并考虑到粘度的 微分值非常小和认为液流是不可压缩的，故取消粘度张 力项 。动量源项合并入标准动量方程中去 ，以模拟糊状 区的流动效果。 Dl+ 等+ 『一(+)等]一Pg一簧 U 90 lgU zIU JbU 4bO b4U b U ，ZU lU 9UU