EBCHR熔铸TA10钛合金非对称流动及凝固过程数值模拟

熔池中的流动是影响电子束冷床炉熔铸铸锭质量的一个非常重要因素。本工作通过建立三维非稳态模型研究电子束冷床炉熔铸钛扁锭过程中的流动及熔池形态变化，采用混合欧拉-拉格朗日算法模拟非稳态凝固过程。通过设置一系列的能量输入策略，分析了不同电子枪功率下的结晶器内的非对称流动特征、温度场及熔池形态变化。研究结果表明流动及传热共同导致了非对称熔池的形成。钛液从溢流口进入结晶器后，一部分向下流动侵蚀凝固坯壳，一部分由于不同温度下的密度差受到的浮力返回了液面。凝固坯壳被侵蚀后变薄影响对称性，返回液面的钛液改变了液面温度影响了能量吸收效率及液面温度分布。通过优化电子枪的能量输入策略，可以有效的改善熔池的对称性，避免因熔池不对称导致的熔铸缺陷的出现。