电磁离心凝固过程中宏观偏析的数值模拟

基于连续模型建立了非惯性坐标系下电磁离心凝固过程流动、传热、传质耦合数学模型．依此模型对Al-5％Cu合金进行了模拟计算．结果表明，电磁离心凝固过程中，电磁力使熔体的平均径向运动速度下降．熔体流动状态的改变使凝固合金外层的逆偏析减轻，凝固过程中两相区的负偏析也减轻．与普通离心铸造相比，电磁离心凝固可减轻铸件宏观偏析．模拟结果与实测铸件成分分布基本吻合，表明本数学模型较好地描述了电磁离心凝固过程．     

ZTC4钛合金机匣构件离心铸造过程的数值模拟

采用数值模拟方法,研究ZTC4合金机匣离心铸造的充型和凝固过程,分析了离心转速、浇注温度和铸型预热温度对熔体充填过程流动场、凝固过程温度场和应力场的影响,并预测了缺陷的分布.结果表明,随离心转速提高,熔体充型速度无明显变化,但柯氏力作用更加明显,铸型中熔体流股变细;熔体过热度低于30℃时,铸件出现明显的浇不足缺陷;铸型预热温度是影响铸件残余应力的主要因素,而离心转速和熔体过热度的影响次之;铸件最后凝固的较厚部位容易出现缩松、缩孔缺陷,且其位置与X射线检测结果较吻合.     

电磁驱动熔体流动与枝晶变形断裂模拟

建立了电磁离心凝固过程熔体动量传递、传热和传质耦合数学模型，模拟计算了熔体在不同感应强度下的流动速度。计算结果表明，熔体在电磁力的作用下产生与铸模转动方向相反的流动，流动速度呈周期性分布，并且在凝固前沿达到最大，随着磁感应强度的增加，熔体流动速度达到的最大值也愈大，使用有限元软件ANSYS，把熔体流动计算结果作为参数，计算了枝品的受力状态，通过计算表明，熔体流过枝晶会在枝晶周围产生很大的速度变化，流体对枝晶的冲刷可使枝晶产生机械折断，电磁搅拌通过增加断裂枝晶数量促进柱状晶-等轴晶转变。     

电磁离心铸件宏观组织的数值模拟

基于电磁离心凝固过程温度场的数值模拟结果,建立了铸件凝固过程物理参数与铸件凝固组织之间的定性关系,通过计算固／液界面前沿液相温度梯度Ｇ与界面生长速度Ｒ之间的比值（Ｇ／Ｒ）及冷却速度（ＧＲ）的值,对电磁离心铸件的宏观组织进行了分析,数值模拟结果与实验结果吻合良好。     

低过热度浇注弱电磁搅拌下半固态Al-30Si合金凝固特性分析

在凝固理论框架下充分揭示搅拌作用下合金凝固及颗粒形核和生长规律,对深入理解电磁搅拌条件下合金凝固组织形态演化过程具有重要意义.从搅拌对合金熔体运动状态的影响、低过热度浇注、弱电磁搅拌对形核的影响等角度对Al-30Si合金的凝固过程进行了理论分析.分析结果表明,搅拌时液态熔体的切向速度分量占主导地位,轴向和径向分量与切向分量相比很小,可视为零;在低过热度浇注、弱电磁搅拌过程中,低过热度浇注直接导致形核率大幅增加、电磁搅拌间接导致形核率急剧增加.     

环缝式电磁搅拌技术对挤压铸造7075铝合金组织和性能的影响

研究了不同熔体处理方法(普通电磁搅拌、化学细化法和环缝式电磁搅拌)对挤压铸造7075铝合金凝固组织及力学性能的影响规律。研究结果表明,环缝式电磁搅拌熔体处理技术显著减弱了普通电磁搅拌所固有的集肤效应对合金凝固组织的影响,增加了熔体所受的平均剪切速率,同时增加了单位体积熔体的散热面积,促使合金熔体的温度场和成分场更加均匀,有利于熔体"凝固初期晶核"瞬间大量生成,有利于获得细小均匀的凝固组织。对合金熔体同时进行环缝式电磁搅拌和添加Al-Ti-B化学细化剂处理,挤压铸造的7075铝合金显微组织变得更加细小、均匀、圆整,晶粒尺寸缩小为69μm,形状因子达到0.62。同时有效地提高了合金的力学性能。     

螺旋式环缝电磁搅拌处理对7075合金组织的影响

研究了螺旋式环缝电磁搅拌熔体处理技术对7075铝合金凝固行为的影响,分析了不同搅拌电流和浇注温度对合金凝固组织的影响。结果表明,螺旋式环缝电磁搅拌熔体处理技术可以使合金熔体在电磁搅拌条件下受到强剪切处理,剪切速率很大,在整个熔体体积内实现熔体的周向、径向和轴向的运动,最终得到整个熔体体积內均匀分布的温度场和成分场。相比于普通铸造,螺旋电磁搅拌条件下,可以实现7075铝合金的强制均匀凝固,合金凝固显微组织分布均匀细小。随着搅拌电流的增大晶粒组织变得更加细小均匀,当搅拌电流增大到30A时,凝固组织变化不大;随着浇注温度的升高晶粒组织变得粗大、枝晶化,但是相比普通铸造,晶粒组织对浇注温度的依赖性减弱。     

磨煤机双金属辊套外层金属卧式离心铸造的充型及凝固规律

使用ProCAST铸造模拟软件对磨煤机双金属辊套外层的卧式离心铸造充型和凝固过程进行了数值模拟,获得了锥形结构和圆柱形结构的磨煤机辊套外层金属的充型和凝固过程。对不同工艺条件下圆柱形辊套的充型过程进行了研究,探讨了铸型转速、浇注温度对卧式离心铸造充型及凝固过程的影响。结果表明:不同结构辊套的金属充型和凝固过程有很大的区别。圆柱形辊套的金属熔体以螺旋形充填型腔,而锥形辊套的金属熔体首先充填型腔两端,然后同时向中间推进。提高铸型转速有利于实现金属熔体的连续浇注,缩短充填时间;较高的浇注速度有利于充型过程的逐层充填。     

TiAl合金铸造工艺数值模拟及分析

利用数值模拟方法对比研究了重力铸造、离心铸造和真空吸铸等工艺铸造TiAl合金涡轮铸件的工艺过程,分析了TiAl合金熔体在型腔中的充填规律及凝固特性.结果表明,传统的重力铸造及离心铸造容易产生浇不足、缩松、缩孔等缺陷,真空吸铸技术能大幅提高钛合全熔体的充填能力,且充填过程十分平稳,凝固过程中易于补缩,是小型TiAl合金铸件理想的成型方法.     

电磁搅拌制备TiB_2颗粒增强7055铝基复合材料的研究

在电磁搅拌的条件下,通过盐-熔体原位反应生成了亚微米级TiB_2增强颗粒,并在熔体凝固过程中施加电磁搅拌,获得TiB_2颗粒增强的7055基复合材料铸态组织.试验结果表明,电磁搅拌作用下,熔体的传热和传质速度增加,铝液与反应盐的接触面积也增大,TiB_2颗粒的生成量大大提高,并促进了颗粒在基体中的弥散分布,减少了颗粒的团聚;同时,在熔体凝固过程中施加电磁搅拌,提高了基体材料的致密度,细化了基体晶粒尺寸.     

EFFECT OF ROTATING MAGNETIC FIELD ON MACROSTRUCTURE OF A CENTRIFUGAL CASTING Al-1%Cu ALLOY

1. IntroductionCelltrifugal casting has been broadly used as it offers many advantages over the conventional casting methods. In a celltrifugal casting process, liquid metal is introduced intoa die that is spinning at a high rotational speed. The metal will take the shape of the dieand be subjected to a force 40 to 50 times of gravityg which then usually makes the castmore dense. The cast is also very clean, since the non-metallic inclusions that are presentin the liquid metal are celitrifuged…     

Simulation of mold filling and solidification during centrifugal precision casting of Ti−6Al−4V alloy

A two-dimensional simulation model for melt flow and solidification in centrifugal precision casting has been developed based on experimental results on melt flow in a precision casting tree for Ti-6A1-4V alloy castparts. The amount of liquid alloy is intentionally adjusted to be less than that required for complete filling and is poured under a centrifugal force. The melt flows into mold cavities keeping contact with the vertical inside walls of the cavity in the anti-rotation side, and solidifies directionally by accumulating a solidified layer from the far end of the cavity to the gate according to the gradient of centrifugal force. The model reproduces melt flow observed in casting trials and directional solidification during centrifugal casting. In addition, it has been confirmed that the centrifugal force imposed on the melt enhances removal of defects caused by entrapment of gas bubbles or by solidification shrinkage and improves mechanical properties of the castparts. Formerly Graduate School of Iron and Steel Technology Pohang University of Science and Technology San 31 Hyoja-dong, Namku, Pohang 790-784, Korea     

电磁离心铸造对高铬铸铁力学性能的影响

试验采用电磁离心铸造方法浇注高铬铸铁试样,并同常规浇注的试样进行比对.结果表明:电磁离心铸造获得试样的组织明显细化,晶粒数量增多,晶粒尺寸变小,力学性能提高.当离心转速为1 500 r/min,磁感应强度为0.5T时,电磁离心铸造铸态试样的硬度为HRC 55.3,冲击韧度为6.87 J/cm2.铸造硬度较常规试样提高10％,冲击韧度提高8％,相对耐磨性β较常规浇注试样提高5％.     

Effect of casting technology on microstructure and phases of high carbon high speed steel

The as-cast microstructures of high carbon high speed steels (HC-HSS) made by sand casting,centrifugal casting and electromagnetic centrifugal casting, respectively, were studied by using of optical microscopy (OM) and D/max2200pc X-ray diffraction. The results show that the microstructure of as-cast HCHSS is dominated by alloy carbides (W2C, VC, Cr7C3), martensite and austenite. The centrifugal casting and electromagnetic centrifugal casting apparently improve the solidification structure of HC-HSS. With the increase of magnetic intensity (B), the volume fraction of austenite in the HC-HSS solidification structure increases significantly while the eutectic ledeburite decreases. Moreover, the secondary carbides precipitated from the austenite are finer with more homogeneous distribution in the electromagnetic centrifugal castings. It has also been found that the lath of eutectic carbide in ledeburite becomes finer and carbide phase spacing in eutectic ledeburite increases along with the higher magnetic field strength.     

磁感应强度对电磁离心铸造高铬铸铁的影响

为了提高高铬铸铁衬板的力学性能,使用电磁离心铸造浇注,并和常规重力离心铸造的试样进行了对比。结果表明,电磁离心铸造获得的试样组织明显细化,晶粒数量增多,晶粒尺寸细小,力学性能提高。当离心转速为1500r/min,磁感应强度为0.5T时,电磁离心铸造铸态试样的硬度(HRC)为55.3,冲击韧度为6.87J/cm2;热处理后的硬度(HRC)为65.3,冲击韧度达到7.3J/cm2。试样硬度比常规铸造试样提高了约10%,冲击韧度提高了约9%,相对耐磨性提高了约5%。     

移动磁场电磁力对铸件表面粗糙度的影响

采用移动磁场铸造薄壁铝合金流动试样，并对移动磁场铸造过程中铝合金熔体内的电磁力各分量的瞬时值及其对铸件表面质量的影响进行了理论分析。结果表明，随着磁感应强度的增加，铸件的表面粗糙度有增加的趋势，这在采用金属上型时表现更明显。由于通人电磁感应器的三相非平衡电流在铝合金熔体内所产生的电磁力是脉动的，其大小呈周期性变化，尤其是垂直于磁场运动方向上的电磁力，其脉动的幅度很大。由此认为，所产生的垂直于磁场运动方向上的脉动电磁力是引起熔体表面震荡起伏和导致铸件凝固后表面粗糙的主要原因。