铝合金熔体旋转喷吹除气净化过程模拟

采用计算机模拟方法对铝合金熔体旋转喷吹除气净化过程的温度场以及流场进行分析。结果表明,在转杆内部放置一个导气管,可以显著降低气体温度,从而可以有效地解决旋转喷头由于熔剂因高温变软而堵塞的问题;旋转速度和进气流量对铝合金熔体旋转喷吹除气净化效果具有重要影响,应该根据具体情况选择合适的工艺参数。熔池为方形结构时,气体主要从对角处出去,而远离对角处的体积分数却显著降低,甚至可能发生吸气。     

旋转喷吹除气法的影响因素分析及其水模拟实验研究

通过水模拟实验研究了影响旋转喷吹除气法的诸因素.探讨了喷头旋转所引起的漩涡的形态及其对除气效果的不利影响,考察了阻流体的形状和位置对除气效果的影响.分析了喷孔尺寸、气流量、旋转头转速、熔池形状等参数对除气效率的影响.实验表明,喷头的结构和设计参数是影响不同的旋转喷吹设备净化效果的决定性因素,旋转喷头的设计应尽量增加其对气泡的附加紊流切应力和改善除气条件.     

铝合金熔体旋转喷吹除气净化设备的研制

针对铝合金熔体除气净化方面存在的问题,对铝合金熔体旋转喷吹除气净化设备进行研究。对设备主体的各个组成部分进行了分析与设计,尤其是对旋转喷吹组件的设计,提出了在转杆内部安装一条进气管道,降低管道内部温度,有效防止喷射熔剂因高温变软堵塞喷头。对设备气路系统,重点从气路系统的进气环节和调节环节进行设计,提出利用数字组合阀原理进行间断性改变进气流量的思路,可在一定旋转速度下,增加进气流量而不引起铝合金熔体翻腾。从硬件和软件方面对设备先进控制技术方案进行了研究。硬件方面利用西门子PLC对控制系统各组成环节控制原理与方法进行研究。软件方面采用西门子S7-200系列编程软件STEP7编写了设备控制软件。同时,充分考虑设备安全可靠性,设计了手动控制和自动控制两种模式,在自动控制模式下设计紧急停止,防止紧急情况下不良后果恶化。     

铝熔体旋转喷吹净化动态水模拟试验研究

通过动态水模拟试验考察了喷头转速、气体流量和喷头浸入液体深度三个因素与气泡尺寸的关系,利用二次回归正交试验方法设计试验过程。试验结果表明,可以观察到气泡床的偏移,在特定的容积内喷头转速对气泡尺寸的影响最大,其次是气体流量,而喷头浸入深度对气泡尺寸影响较小。在现有的模拟试验条件下,当喷头转速215 r/min、气体流量2.94 m3/h、喷头浸入深度551 mm时,可以获得最理想的气泡尺寸。用相应设备处理铝熔体时,对铝熔体的含氢量进行测定。结果表明,在适宜的结构空间内,大叶轮、低转速的合理工艺组合可以获得较理想的除气效果。     

7075铝合金旋转喷吹精炼工艺的研究

采用正交试验的方法,研究了旋转喷吹精炼工艺中的气体流量、转子转速、精炼时间和静置时间4个参数对7075铝合金精炼效果的影响;采用对比试验研究了C2Cl6精炼工艺、旋转喷吹精炼工艺及C2Cl6 旋转喷吹精炼的混合工艺对7075铝合金除气效果的影响.结果表明,转子转速对除气效果的影响最大,气体流量、精炼时间次之,静置时间的影响最小,优选出的最佳方案是转子转速为400 r/min,气体流量为0.4 mL/h,精炼时间为15 min,静置时间为6 min;采用C2Cl6精炼除氢率为34.5%左右,采用旋转喷吹精炼除氢率为70%左右,采用C2Cl6 旋转喷吹精炼的混合工艺除气效果最佳,除氢率为78%左右.各精炼工艺对合金力学性能的影响也不同,C2Cl6 旋转喷吹混合精炼的铝合金试样的抗拉强度、屈服强度和伸长率均最高,旋转喷吹精炼的次之,C2Cl6精炼的最低.     

铝熔体偏置旋转喷吹净化的水模拟研究

采用水模拟方法,在不同的搅拌方式、转子旋转速度和进气量条件下,对铝熔体旋转喷吹净化过程的流场进行了分析。结果表明,与中心搅拌相比,偏置搅拌能有效消除液面漩涡,细化熔体中的气泡,改善气泡分布,防止气泡的偏聚。     

铸造镁合金旋转喷吹除气的试验研究

研究了旋转喷吹技术在AZ91镁合金熔体除气净化处理上的应用。采用减压凝固法考察了旋转喷吹的除气净化工艺的净化效果，确定了最佳的除气时间。利用金相显微镜观察了除气前后合金的微观组织。对除气前后的合金，进行了金属型和低压砂型铸造试验浇注，并对其力学性能进行了测试和比较。研究结果表明，经过30min旋转喷吹除气处理后，能快速显著地降低镁合金中的含气量，AZ91合金金属型和低压砂型试样的力学性能都明显地得到提高，特别是合金的伸长率得到大幅度的提高。     

旋转喷吹除气箱中气液两相流动行为的数值研究

利用欧拉模型和多参考坐标系法对旋转喷吹除气箱中的气液两相流场进行数值模拟,提出基于计算域的选取获取自由液面波动的建模方法,并考察了不同因素对除气箱内气液两相流动行为产生的影响.结果表明.提出的获取自由液面波动的建模方法是可行的.随气泡直径的减小、搅拌转速的增加,气体在除气箱中停留时间延长.与铝熔体接触面积增大,气体在除气箱中的分布得到改善,有利于铝熔体的净化.此外,采用圆柱形除气箱,气体大多聚集在转杆周围,且易发生打漩现象,这对铝熔体的除氢不利.     

旋转喷吹铝液净化工艺研究

介绍旋转喷吹铝液净化技术,将不同纯度、不同牌号的惰性气体除气对铝液的净化效果进行了对比,并将惰性气体喷吹除气与惰性气体加精炼剂相结合的喷吹除气对铝液的除气净化效果进行对比,从而确定出最佳旋转喷吹除气处理工艺参数.     

AZ91镁合金旋转喷吹除气理论分析及实验研究

通过分析旋转喷吹除气过程中氢在惰性气泡表面和金属熔体/空气界面的质量传输,建立适用于镁合金旋转喷吹除气的理论模型.通过计算,分析工艺参数对除气效率的影响.结果表明:随着旋转喷吹转速由230 r/min增大到330 r/min时,熔体中气泡总表面积由1.49×10-2m2增大到3.44×10-2m2,这增大了熔体中氢向气泡的单位时间扩散量,从而使除气效率随着转速的增加而增大.利用减压凝固方法对旋转喷吹除气的效果进行实验验证,实验结果与理论模型计算结果吻合较好.该模型可以用来指导镁合金熔体除气工艺的优化.     

脉冲进气精炼铝合金熔体的水力模拟研究

本文将带气体动力脉冲器的转头应用于铝合金熔体净化旋转喷吹技术当中，并通过水力模拟实验，研究了脉冲进气方式对气泡大小的影响。结果表明：带气体动力脉冲器的转头可以产生强烈的脉冲射流，在相同的气体流量和转头转速等条件下，脉冲射流比连续射流更容易得到小尺寸气泡，更有利于氢的排除。     

田口设计优化的铝合金旋转叶轮除气技术

利用田口实验优化法配合水模拟实验法设计了铝合金旋转叶轮除气技术.选用L9田口正交表分析旋转叶轮除气技术的3个控制因子,包括转速、气体流量及叶轮设计.研究结果显示,使用水模拟实验法配合田口实验法,可有效的减少设计优化旋转叶轮除气技术的实验数.通过田口实验法,得出旋转叶轮除气技术的最佳参数组合,其中最重要的控制因子为转头的叶轮数目、转速和气体流量,最佳参数分别为6个叶轮片、转速500 rpm及除气气体流量2L/min.     

脉冲进气旋转喷吹技术的水力模拟

在铝合金熔体净化旋转喷吹技术的基础上 ,采用水力模拟实验研究了脉冲进气方式对气泡大小的影响。实验结果表明 :脉冲进气方式有利于产生射流 ,使气泡变小 ,并增加了气泡与熔体接触的比表面积 ,从而改善了除氢的动力学条件 ,有利于提高除氢效果。     

筒形件强力旋压工艺模拟及实验研究

采用有限元与工艺实验相结合的方法,对筒形件强力旋压工艺进行了研究。对于旋压加工工艺,利用有限元模拟软件建立三维弹塑性模型并进行数值模拟,然后在此基础上分析进给比、减薄率2个工艺参数对筒形件强力旋压成形过程的影响规律。根据数值模拟结果,设计并制造了工装与模具,同时进行了工艺试验,成功试制了壁厚减薄效果良好的筒形件强力旋压样件。     

2618铝合金等温成形工艺热模拟试验研究

利用G1eeble-1500型热/力模拟试验机模拟2618铝合金等温成形工艺,采用正交试验法研究工艺参数(变形温度T、应变速率ε和变形程度ε)对晶粒尺寸的影响,确定了最佳工艺参数为:T=430℃, ε=8×10-3s-1, ε=40%.利用此工艺参数对2618铝合金进行等温成形,金相试验表明获得的锻件晶粒细小、均匀.     

铝合金精炼处理工艺研究

对铝合金精炼处理工艺进行了研究。结果表明，采用25％Na2SiF6 75％C2Cl6具有较好的精炼效果，存加入量为0．6％时效果最佳；用新设计的除气钟罩及旋转转子除气机，可以获得好的精炼净化效果，相比之下，旋转转子除气机效果最佳。     

旋转喷头法铝液除气净化技术

有利于改善气泡浮游法除气条件的旋转喷头法铝液除气净化技术已日益成为主要的铝液净化方式;结合水模拟试验论述了它的优点,并分析了旋转喷头法除气时的气泡破碎机制。     

薄壁铝合金铸件低压铸造的数值模拟与工艺优化

利用ViewCast软件研究了薄壁铝合金筒状铸件的低压铸造充型凝固过程,获得了低压铸造过程中温度场、流动速度场的分布.模拟结果显示,铸件上法兰处将产生缩孔、缩松缺陷.根据模拟结果及理论分析改进初始工艺,在产生缺陷的上法兰处安放冒口.对改进后的工艺重新进行模拟,结果表明,冒口有效地补缩了上法兰部位,消除了缩孔、缩松缺陷.     

铝合金杯形件等温挤压成形工艺研究

采用有限元模拟分析技术，验证了理论工艺参数，并对铝合金杯形件等温挤压成形工艺进行了可行性研究，为试验提供了可行性依据。采用近似等温挤压工艺，获得了合格的铝合金杯形件毛坯，提高了生产效率，降低了试验和生产成本。