铝铜合金准固态力学行为和凝固过程应力应变及热裂纹数值模拟

作者研究了铝铜合金准固态力学行为和凝固过程应力应变及热裂纹形成规律,得到了以下主要结果:(1)阐述了准固态断裂应变和低强塑性区的物理本质和意义及准固态力学性能与热裂倾向性的关系;(2)确立了铝合金准固态建模方法,建立了Al-5．14%Cu合金准固态流变模型和力学本构方程;(3)模拟了有热节拘束端棒形件和应力框凝固过程应力、应变和热裂纹的形成规律。     

铸钢件的热裂

本文叙述了关于铸钢件热裂的研究历史;分析了铸钢件发生热裂的原因,以及影响热裂的因素和预防热裂发生的措施。     

铸件凝固过程中热应力场及热裂的数值模拟研究分析

简述了铸件凝固过程数值模拟的研究现状 ,重点介绍了铸件凝固过程中热应力场及热裂数值模拟研究的方法和发展趋势 ;指出了基于流变学模型的热应力场和热裂数值模拟是今后的热点研究方向之一。     

铸件热应力及热裂的数值模拟研究

铸件在铸造凝固过程中热应力场及热裂的数值模拟在实际的生产实践中起着十分重要的作用。本文综合国内外对铸造凝固过程中热应力及热裂数值模拟研究的现状，结合中北大学铸造工程研究中心的实际情况，指出了今后的研究方向和重点：建立适合铸造过程应力场数值模拟的模型，采用有限元软件ANSYS实现铸件热应力场的模拟分析，并计算残余应力。     

铸件热裂数值模拟研究进展

本文回顾了热裂数值模拟与预测的研究进展情况,着重突出了近年来用流变学理论来研究热裂、预测热裂的新方向。     

浅谈铸造过程应力的数值模拟

通过在生产中对铸造过程应力分析的重要作用,简单阐述了应力模型所需要的参数并进行了简单件应力的模拟分析,提出修改意见。     

铝合金铸热裂预测数值模拟研究进展

热裂是铝合金熔铸过程中常见的一种铸造缺陷,是工业生产大型均质无缺陷铸锭所面临的重要挑战之一.尽管经过几十年的研究提出了很多理论和模型,但是在对热裂本质的认识上仍存在很多不足和局限性.本研究从固液两相区的性能测量,数值模拟研究所需边界条件的设置,热裂判据的开发及数值模拟的应用等多个方面,总结了铝合金熔铸热裂预测研究中数值模拟方面的研究进展,并就其发展方向提出了建议.     

不同浇注方式下铸造风机主轴的热裂模拟及工艺优化

采用有限元模拟软件ProCAST中的热弹塑性模型,对不同浇注方式下铸造风力发电机主轴热裂缺陷的形成倾向进行了模拟.通过对计算结果的分析,最佳浇注方式是底注式浇注系统,最佳工艺是在法兰盘和铸件底部添加冷铁,可使铸件的热裂减小,并成功生产了性能符合要求的铸件.     

自硬呋喃树脂砂铸钢件热裂的研究

分析了铸钢件形成过程中,自硬呋喃树脂砂具有绝热性和较差的高温退让性以及硬化剂带入的硫,使铸件增硫并收缩受阻,特别是在热节部位的缩松、缩孔附近形成热裂纹源,应力集中。铸件冷却收缩时,小的裂纹源进一步扩展形成裂纹缺陷。针对热裂成因,提出了抑制铸钢件增硫、改善铸型退让性和控制凝固过程温度场分布,消除缩松、缩孔等防止热裂缺陷的措施。     

Design and application of a multichannel “cross” hot tearing tendency device: A study on hot tearing tendency of Al alloys

Hot tearing is one of the most serious defects during the casting solidification process. In this study, a new type of multichannel “cross” hot tearing device was designed. The hot cracks initiation and propagation were predicted by the relationship between temperature, shrinkage force and solidification time during the casting solidification process. The reliability and practicability of the multichannel “cross” hot tearing device were verified by casting experiments and numerical simulations. The theoretical calculation based on Clyne-Davies model and numerical simulation results show that the hot tearing tendency decreases in the order: 2024 Al alloy>Al-Cu alloy>Al-Si alloy at a pouring temperature of 670 °C and a mold temperature of 25 °C. Feeding of liquid films at the end of solidification plays an important role in the propagation process of hot tearing. The decrease of hot tearing tendency is attributed to the feeding of liquid film and intergranular bridging.

     

铸件热裂缺陷预测及其工艺优化

以解决铸件热裂为目的,以生产中遇到的典型铸件为例,利用ProCAST铸造模拟软件,对不同铸件结构和不同浇注工艺条件下的铸件热裂缺陷形成倾向进行了系统研究,得到了优化后的铸件结构和铸造工艺,并进行了生产验证,其结果基本吻合。     

K418合金车用增压涡轮熔模铸造过程数值模拟及热裂预测

针对K418合金车用增压涡轮铸件极易出现热裂缺陷的现象,结合工厂实际生产条件,应用ProCAST铸造模拟软件对K418合金车用增压涡轮的充型过程、凝固时间以及凝固过程中的温度场、缩孔缩松形成过程和应力场进行了模拟。基于分析的结果,预测了涡轮中存在的热裂缺陷,模拟结果与实际生产情况吻合良好。分析结果表明,涡轮叶梢处容易产生热裂纹的主要原因是凝固过程中热应力不均引起的。     

高温合金锻件残余应力量化表征及控制技术研究进展EI北大核心CSCD

残余应力是在没有外力的作用下,仍以平衡状态存在于物体内部的应力,主要源于制备过程中不均匀的塑性变形。高温合金层错能低、回复困难,因此相对于其他金属材料来说,残余应力易累积、难释放、控制难度大,并由此导致了后续加工和使用过程中的各类问题。本文从高温合金锻件残余应力的形成和演化机理出发,综述了铸-锻-热处理-机加工-焊接等工艺中残余应力测试表征、数值模拟、优化控制等方面的研究进展,并重点介绍了多尺度残余应力与高温合金中析出相变的交互作用行为,及残余应力对高温合金锻件服役性能的影响,并在此基础上展望了合理预置并利用残余应力的可能性。     

K418合金车用增压涡轮热裂倾向性分析及预测

为解决K418合金用于浇注车用增压涡轮时出现的热裂问题,采用有限元模拟软件ProCAST的热弹塑性模型,对不同浇注工艺下K418合金车用增压涡轮的充型和凝固过程进行模拟,通过对温度场、固相分数和应力场模拟结果的分析,预测热裂缺陷的形成倾向,模拟结果与实际情况基本吻合。分析结果表明,涡轮叶稍处产生热裂的根本原因是凝固过程中产生了拉应力,应力值越大,铸件处于热裂敏感区的时间越长,热裂倾向性越大;采用较高的模壳温度和较低的浇注温度有利于降低铸件的热裂倾向。     

大规格7050铝合金圆锭熔铸工艺参数优化的数值模拟

采用某铝业公司提供的铸造工艺参数,基于温度场、应力场和流场三场的耦合系统研究了铸造工艺参数设置对熔铸过程的影响。结果显示,铸造速度对应力场影响非常大,而铸造温度、水流量对应力场的影响则不太明显。针对800 mm铸锭热裂问题,通过数值模拟对原工艺参数进行了优化。     

Design and evaluation of an enhanced constrained rod casting mould for experimental characterisation of hot tearing in aluminium casting alloys

The most popular mould configuration for hot tearing evaluation of aluminium alloys, the Constrained Rod Casting (CRC) design, was evaluated via computer modelling. Filling patterns, heat flows, and shrinkage areas were assessed using the existing published design, and improvements in the design were generated. A mould of the improved design or Enhanced Constrained Rod Casting (ECRC) was fabricated and successfully used to evaluate the hot tearing tendencies of A206.2 and A380 die casting alloys. The ECRC mould reduced fill time and increased uniform filling of the constrained rods, which resulted in more uniform solidification rates for all the constrained rods. The ECRC mould and novel measurement technique predicted hot tearing in real time of A206.2 and A380 die casting alloys at initial pouring temperatures of 700, 760, and 800 °C. The A206.2 alloy exhibited hot tearing characteristics at the measurement rod while A380 did not show any hot cracking defects.     

稀土钇对Mg-Zn-Y-Zr合金热裂敏感性的影响(英文)

通过Clyne-Davies模型对MgZn2.5YxZr0.5(x=0.5,1,2,4,6)系合金的热裂敏感性进行预测;采用X射线衍射和扫描电子显微镜分别对MgZn2.5YxZr0.5系合金进行显微组织和热裂区域组织形貌观察,并用自制的"T"形热裂模具,通过A/D转换,用计算机对MgZn2.5YxZr0.5系合金凝固过程中的温度、收缩应力信号数据进行采集和进一步的处理,并描绘其曲线。研究MgZn2.5YxZr0.5合金的凝固温度区间、脆弱区域的凝固温度变化、凝固最后阶段剩余液相分数以及合金中第二相种类等因素对MgZn2.5YxZr0.5系合金热裂倾向的影响:合金热裂倾向从大到小顺序为MgZn2.5Y2Zr0.5,MgZn2.5Y0.5Zr0.5,MgZn2.5Y4Zr0.5,MgZn2.5Y6Zr0.5,MgZn2.5Y1Zr0.5。由于MgZn2.5Y2Zr0.5合金的凝固温度区间最宽,脆弱区域的凝固温度变化最大,凝固最后阶段形成的液膜最少,枝晶干涉点后析出的第二相阻碍枝晶间的补缩等多种原因而造成合金的热裂倾向最大。     

纵向预拉伸增大铝合金焊接热裂纹倾向的分析

利用热弹塑性有限元方法对铝合金薄板壁TIG焊接进行了数值模拟计算,建立了分析模型,定量地描述了预拉伸载荷对熔池后方凝固金属产生的横向拉伸应力和应变在焊缝中心的分布情况,并进行了试验验证.分析得出,预拉伸载荷对于焊接刚形成的凝固连接处产生横向拉伸应力,该横向应力的存在从力学角度上增大了焊缝产生热裂纹的倾向,并且随着预拉伸应力的增加,产生的横向拉伸应力也随之增加,采用60,120,150和210 MPa应力时,试件在焊接试验时产生的热裂纹的长度分别为5.2,8.1,8.9和10.6 mm.试验结果表明了模拟计算结果的可靠性.