7050铝合金大铸锭半连续铸造过程数值模拟

利用大型有限元软件MSC.marc,建立了7050铝合金大铸锭的半连续铸造热-力耦合有限元模型,模型采用8节点六面体单元,考虑了凝固时的液-固相变以及凝固潜热的影响,定义了半连铸过程复杂的边界条件,分析了不同的铸造速度对温度场、应力场的影响规律.计算结果显示,降低铸造速度,可以减小铸锭内层和外层冷却速度的差别,降低铸锭表层拉应力,有利于促进铸锭的成形,减小产生裂纹的倾向性.     

高强韧铝合金半连铸铸锭温度场与应力场数值模拟

基于有限差分软件MAGMAsoft的Continuous casting模块,建立了准800 mm×2 000 mm高强韧铝合金半连铸圆锭热-力耦合的有限差分模型。分别对不同结晶器高度、引锭底盘形状,以及不同铸造速度下的温度场、应力场进行了模拟计算。综合分析了工艺条件的改变对铸锭温度场和应力场的影响规律。结果表明:结晶器高度为200 mm时,液穴深度和铸锭温度梯度较小,裂纹倾向减少;引锭盘形状为圆柱形凸底盘时,有利于降低裂纹倾向;提高铸造速度,使液穴变深,温度梯度增加,裂纹倾向增大。     

2A14铝合金大铸锭半连续铸造过程数值模拟

基于ProCAST模拟软件建立了?630mm的2A14铝合金半连续铸锭的有限元模型,根据ProCAST热力学数据库确定了2A14铝合金热物性参数及力学性能参数,定义了半连续铸造过程的边界条件,采用移动边界法对半连续铸造凝固过程进行了模拟。仿真结果表明,铸锭内外冷却速率差过大而导致的较大收缩应力差是产生热裂纹的主要原因,适当降低铸造速度和浇注温度并增加冷却强度将使液穴变浅,糊状区变深,减少铸锭内外收缩应力差,从而降低热裂纹产生倾向。     

2024铝合金2700mm×550mm扁锭铸造工艺研究

采用Almex铸造机,试验研究大规格2024铝合金扁锭的铸造工艺。结果表明:通过控制Fe元素和Be元素的含量可以改善铸锭的表面质量,提高铸造成功率;在铸造温度680℃～690℃、铸造速度25 mm/min～45 mm/min、水流量控制在20 m3/h～80 m3/h、结晶器中的铝液位高度60 mm的工艺参数下,可以铸造出规格为2 700 mm×550 mm的2024铝合金扁锭,提高了铸锭的成品率,降低生产成本。铸造出的扁锭表面无皱褶、裂纹、锭尾塌陷等缺陷,铸锭组织、成分均匀,晶粒度细小,满足用户需求。     

起始铸造速度对AA7050合金半连续铸锭应力分布的影响

通过温度场、流场和应力场的三场耦合,对某铝业公司AA7050铝合金铸锭在半连铸过程中3种不同起始铸造速度下的应力、应变分布进行了数值模拟研究。结果显示,铸锭心部呈现很大的三轴拉应力,表面则呈现明显的压应力。根据在糊状区环向和径向的应力、应变分量较大,而轴向应力、应变分量较小,可以预计热裂纹倾向平行于轴向分布,不太可能发生垂直于轴向的热裂纹。铸造时在起始铸造阶段有必要采用小的铸造速度,以降低糊状区的热应力、应变,减小开裂倾向。     

7A04铝合金热顶铸造圆锭裂纹问题的探讨

裂纹是铝合金铸锭或加工制品成为废品的重要原因之一,铸造时形成的微裂纹会导致挤压制品失效。7A04铝合金的有效结晶范围宽,线收缩率大,因此热顶铸造时易产生热裂纹,而且,随着铸锭直径的增大,裂纹的倾向性更高。以热应力理论为基础,分析了影响7A04铝合金热顶铸造圆锭裂纹的因素,结合生产实际进行探索,掌握了7A04铝合金产生裂纹的一般规律,通过控制化学成分、设计结构合理的结晶器等措施,减少了7A04铝合金热顶铸造圆锭裂纹废品。     

6061铝合金半连续铸造数值模拟与工艺优化

为解决6061铝合金半连续铸造产品出现的热裂纹等缺陷问题，利用ProCAST软件，建立了φ254 mm6061铝合金圆锭的半连续铸造热-力耦合模型，结合实际工况温度场确定了可靠的边界换热条件，分析了铸造速度、铸造温度以及引锭头启动时间对温度场、应力场的影响规律。结果表明，适当降低铸造速度和铸造温度可以获得较好的温度场和应力场分布。对φ254 mm圆锭而言，铸造速度为80～84 mm/min，铸造温度介于680～690℃之间是6061铝合金半连续铸造最优的生产工艺区间。     

7005铝合金挤压管材开裂原因

外径Φ180 mm、内径Φ60 mm的7005-T6铝合金管材在某公司机加工过程中,发现管材横截面沿径向出现多处裂纹。对裂纹处进行宏观组织、显微组织以及化学成分分析结果表明:裂纹是由于铸锭内部冷却不均匀而产生极大的应力不平衡,形成收缩应力,此应力如集中到铸锭的一些薄弱处,并超过了金属的强度或塑性极限而造成的,该裂纹为铸造裂纹。提出了预防铸造裂纹的措施。     

一种2024铝合金均匀化铸棒的高拟合度本构方程

针对2024铝合金均匀化铸棒的热变形行为,在传统本构模型的基础上提出了一种新的经验本构模型。利用Gleeble-3500热模拟机对2024铝合金试样进行热压缩实验,分析了材料在变形温度为320～470℃,应变速率为0. 001～1 s-1条件下的热变形行为,并通过SPSS统计学软件对实验数据进行非线性回归分析,得出新模型中各参数的变化规律并利用验证组实测结果对该模型进行了检验。结果表明:新的本构模型可以较为准确的描述2024铝合金均匀化铸棒在高温下的流变应力行为,且实际值与计算值的平均相对误差不超过10%,模型可靠性较高。     

控制化学成分防止铸锭裂纹

变形铝合金在水冷连续铸造条件下,都呈现不同的裂纹倾向。铸锭裂纹是熔铸生产中的主要废品之一。铸锭在铸造过程中,由于冷却强度大,保留着大量的残余应力,有拉应力区和压应力区。当拉应力超过该合金的δ_b时,将在拉应力区产生裂纹。影响应力大小的因素是多方面的,因而铸锭裂纹的形态也是多种多样。但是,产生的铸锭裂纹绝大多数是热裂纹和由热裂纹引伸的冷裂纹,而纯属冷裂纹的情况不多。     

基于RBF-AG算法的7050铝合金电磁半连铸参数优化

为解决7050铝合金大尺寸扁锭成型裂纹倾向大、工艺参数不易找准的问题,建立基于RBF的电磁半连续铸造神经网络模型,并采用遗传算法对7050铝合金电磁半连续铸造过程的工艺参数进行了优化计算。结果表明,当7050铝合金的成分(质量分数)为Zn6.1%、Mg2.3%、Cu2.2%和Zr0.14%时,电磁半连铸工艺参数的优化值为:铸造速度52mm/min、铸造温度724℃、扁锭宽面冷却强度134L/min、扁锭窄面冷却强度22L/min、电磁强度11749A·turn、电磁频率27Hz。在优化后的工艺参数条件下,无裂纹铸锭成品率比优化前的成品率提高20%。     

2A14铝合金大规格圆铸锭铸造工艺试验研究

使用Almex铸造机,试验研究2A14铝合金大规格圆铸锭铸造过程中易产生疏松、成分偏析、底部裂纹等问题。研究结果表明:采用热顶铸造和软起铸工艺可增加铸造成功率,同时通过多级除氢系统和铸造过程持续添加Al-Ti-B丝,使得铸锭内部组织得到改善,当铸造速度为15 mm/min～25 mm/min、铸造温度为700℃～710℃,结晶器水流量控制为20 m~3/h～60 m~3/h时,成功铸造出外观质量合格、晶粒组织细小的2A14铝合金Φ915 mm大规格圆铸锭。     

热顶铸造2024和7075铝合金大规格圆铸锭的试制研究

笔者用热顶铸造法试铸2024和7075铝合金Φ370 mm、Φ446.5 mm圆铸锭,铸锭表面光滑,可以少车皮。通过增加石墨环高度,调整二次水冷的各项参数,改进工具装备条件,铸造出合格的大规格圆铸锭。     

铝合金气滑铸造装置设计

挤压型材广泛应用于建筑、包装、交通运输等行业，需求量日益增长，同时对型材质量要求越来越高。铝合金铸锭是影响挤压型材质量的最根本原因，要求铸锭组织均匀、无冷隔、偏析层薄、表面光滑，在挤压前尽量减少表面车削量或不车皮。因此对铝合金铸造技术提出更高要求，铝合金半连铸技术是当前铸锭主要生产技术，围绕着改善铸锭质量，提高生产效率，降低生产成本向前发展。先后出现直冷铸造、矮槽铸造、电磁铸造、热顶铸造、气膜铸造。     

低频电磁热顶铸造7050铝合金铸锭的表面质量和组织

在传统热顶铸造基础上,开发了一种新的热顶铸造结晶器,并在铸造过程中施加低频电磁场;得出了稳定铸造φ500mm 7050高强铝合金铸锭的工艺条件,当电磁场频率为15 Hz、磁场强度为10000 A/m时,铸造出了表面光滑的铸锭.采用偏光显微镜(Leica DMI)观察试样,分析试样的微观组织.试验结果表明:铸造过程中施加低频电磁场能提高铸锭的表面质量,细化铸锭的内部组织,抑制铸锭内部裂纹的产生.总结了低频电磁铸造改善表面质量和细化组织的原因以及低频电磁场对液穴形状的影响.     

直接水冷连续铸造法

用直接水冷连续铸造工艺铸造铝铸锭,尤其是铸造具有“热脆性”的铝-镁-硅合金(?)铸锭时,铸造速度必须低于实际测定的裂纹扩展速度,铸出一定长度的无裂纹完好铸锭后,再将铸造速度提高到裂纹扩展速度以上,但应低于较高的实际测定的裂纹起始速度。在低于裂纹扩展速度下铸造铸锭的长度,应是铸锭直径的2～4倍(对扁铸锭来说,为铸锭厚度的2～4倍)。本发明适用于轻金属铸锭生产,尤其是适用于直接水冷铸造工艺铸造铝铸锭(包括铝合金铸锭)。直接水冷铸造工艺,通常是把金属熔体引入到一个铸模里,铸模底都先用一个底座靠合。底座在操纵者控制下,能以所要求的速度下降,从而将铸锭从铸模中引出、当金属熔体进入铸模时,便在与模壁接触的地方形成凝固表壳。铸模里的金属达到一定深度后,下降底座,冷却水直接喷射到铸模和底座之间的已凝固金属表面,     

基于三相模型的Al-4%Cu合金三维半连铸圆锭的宏观偏析数值模拟

本文采用基于 Eulerian-Eulerian方法的等轴晶、柱状晶以及熔体三相完全混合的凝固模型计算了三维半连铸Al-4%Cu铝合金圆锭的宏观偏析。基于热溶质对流的基础上,模型考虑了等轴晶的移动,以及柱状晶对浮游等轴晶的捕获,等轴晶和柱状晶的相互竞争生长行为。模拟结果表明铸锭底部出现了明显的锥形负偏析区(CET转变区域),铸锭中心正偏析带,毗邻中心的负偏析区,以及铸锭1/2半径处正偏析带,总的偏析形态呈现W型,与铸锭实际情况基本一致。此外,铸造速度相较于浇注温度对铸锭宏观偏析具有更大的影响。     

锌铝合金凝固缺陷数值分析

为了很好地了解锌铝合金凝固过程产生的缺陷,建立了普通金属型铸造实验条件下的大直径(114mm)锌铝合金的几何及物理模型.利用有限元方法对凝固过程的缩松情况进行了模拟和分析.与实际铸造条件下铸锭的内部缩松情况进行了对比,数值模拟结果的准确性得到了验证,为提高凝固锌铝合金材料的铸造质量提供了一定的依据.     

热处理对低频电磁铸造2024铝合金力学性能的影响

通过试验研究了均匀化热处理和人工时效处理对普通DC铸造和低频电磁铸造2024铝合金力学性能的影响。结果表明,随均匀化时间延长,两种试样均呈抗拉强度降低、伸长率增加的趋势。低频电磁铸锭伸长率的变化幅度大于普通DC铸锭。试验还进行了两种铸锭经轧制变形后的人工时效处理,普通DC铸造和低频电磁铸造的铝合金时效后的硬度都随时效时间延长,先升高、后降低,且低频电磁铸造2024铝合金时效后的硬度高于普通DC铸造2024铝合金。电磁铸造2024铝合金的硬度经过10h处理后达到峰值,普通DC铸造铝合金到达时效峰值的时间则有所滞后。     

Q235宽厚板连续铸锭开裂原因分析

通过对存在宏观裂纹的Q235宽厚板连续铸锭进行显微组织，非金属夹杂物分析和SEM能谱分析，发现铸锭中存在大量的非金属夹杂物，这些非金属夹杂物是铸锭开裂的主要内因。并且通过热模拟实验，验证了锭坯中的裂纹是连铸过程中在温度950℃以上产生的热裂纹。