冶金级硅真空感应熔炼过程温度场的数值模拟

用有限元法建立了电磁场与温度场耦合的数学模型,利用Multi-physics Comsol3.5a软件对冶金级硅的真空感应熔炼过程的温度场进行了二维数值模拟。计算结果表明,熔炼过程中熔池中存在不均匀的温度场,温度梯度随时间和空间位置发生变化,在保温段温度梯度最大值为400 K。正是由于硅的感应产生热量小于石墨坩埚感应产生的热量以及存在集肤效应的原因,感应炉内的硅料首先从坩埚中部靠近内壁处开始熔化,逐渐向坩埚中心和两端熔化,最后熔化的是坩埚中心顶部和底部的物料。     

感应凝壳熔炼过程热与流场耦合数值模拟研究

模拟研究了TiAl合金感应凝壳熔炼过程的热场和流场分布,探讨了安培匝、电源频率以及坩埚与感应线圈的相对位置等电磁参数对热及流场分布的影响规律,模拟模型通过实验测得的磁感强度以及搅拌驼峰高度进行了有效验证,并对模拟结果进行了详细的分析讨论.     

钛的水冷铜坩埚感应熔炼温度场数值模拟

利用直接差分法，建立了水冷铜坩埚感应熔炼过程温度场数值模拟计算模型。对熔炼过程温度场进行了模拟；预测了凝壳的形状和尺寸，经比较，预测与实测结果吻合较好     

感应凝壳熔炼悬浮驼峰数值模拟研究

采用计算机模拟方法,定量研究了安培·匝、坩埚开缝数、不同合金以及线圈位置对悬浮驼峰高度的影响.结果发现,悬浮驼峰的高度随着加载安培·匝数值的增大而呈线性增高.每增加1 000 A·匝,驼峰高度增加4.2 mm.开缝数小于40时,悬浮驼峰的高度和坩埚开缝数成正比,坩埚开缝数每增加1,驼峰高度增加0.6 mm;开缝数大于40时,悬浮驼峰高度随坩埚缝数增加而缓慢提高.炉料的相对磁导率越小,悬浮驼峰的高度越高;合金的密度越大,悬浮驼峰的高度越低.Ti-48Al-2Cr合金的密度最小,其悬浮驼峰高度最高;Ti-15V-3Cr合金的密度最大,其悬浮驼峰高度就最低.     

铝合金挤压铸造过程界面的传热行为

通过测量挤压铸造过程的温度变化,采用基于非线性估算法的热传导有限元反算模型,求解不同挤压力下的界面传热系数(IHTC)。利用铸件中心模拟温度与测量温度验证模型的准确性;结合铸件表面和中心测温点温度变化讨论重力条件和挤压力条件下界面传热系数的变化规律,发现挤压力有效地增加了界面传热系数的峰值和稳定值。探讨挤压力对界面气隙的影响,对于ZL101A铝合金直接挤压铸造过程,MPa挤压力具有较好的挤压效果。     

连铸凝固传热过程的数值模拟

研究和开发了连铸凝固传热过程数值模拟程序,并以生产厂的铸坯为研究对象,计算了铸坯断面温度分布和凝固壳厚度,该模型考虑了结晶器表面散热的不均匀性,处理了凝固时相变所产生的结晶潜热,将计算出的断面温度、坯壳厚度等数据与生产实验测得的数据相比较,吻合性很好.他可用来优化连铸工艺参数,是进一步开发在线控制模型的基础.     

铝熔炼过程温度场的数值模拟研究

根据物料平衡方程、能量守恒方程、动量方程建立熔炼炉内熔炼过程中熔体温度的数学模型;以能量平衡测试中得到的数据为边界条件,在概率密度函数(PDF)仿真基础上,运用Fluent6.3流体力学软件对熔炼过程温度场进行数值模拟,模拟结果与实际情况相符。本研究为现场实际生产过程控制提供重要依据,为熔炼炉的设计、研究提供了有效的方法和途径。     

铝合金拉杆热挤压过程数值模拟

分析了铝合金拉杆的热挤压成形工艺及模具设计.新工艺采用杆部反挤头部正挤的复合热挤压工艺进行生产,使材料利用率和生产率大大提高.运用Deform-2D软件对铝合金拉杆零件热成形过程进行了数值模拟,通过数值模拟获得铝合金拉杆挤压过程中材料内部温度场、应变场、塑性应变场等参数的变化规律.实际生产试验结果表明,对棒料进行热挤压成形是可行的.     

铝合金电阻点焊过程数值模拟

根据弹塑性理论和接触理论,建立了锥台形电极条件下铝合金电阻点焊预压接触分析的轴对称有限元模型,模型考虑了相变潜热等影响因素。模拟结果表明:锥台形电极条件下,熔核首先在工件接触面靠近轴心部位形成。在历时30ms时熔核径向尺寸已接近其实际尺寸,在随后的焊接过程中,径向尺寸扩展缓慢,主要扩展熔核的轴向尺寸。     

铝合金后盖压铸过程数值模拟

采用MAGMA软件对铝合金后盖壳体的压铸成形过程进行了数值模拟,对其充型及凝固过程进行了分析。结果表明,浇注温度为670℃,模具预热温度为180℃,压射速度为3.5m/s,增压比压为80MPa时,获得的后盖产品品质良好,且模拟结果与实际生产结果相符。     

工业硅真空感应精炼过程数值模拟

用Multi-physics Comsol软件对工业硅真空感应精炼过程的温度场进行了二维数值模拟和分析,定量研究了精炼过程熔池中温度场动态分布特征.结果表明:精炼过程中熔池中存在不均匀的温度场,温度梯度随时间和空间位置发生变化,在保温阶段熔池底部和表面温差最大值为382 K.精炼过程中硅料熔化前后的温度分布明显不同,硅料熔化后电磁搅拌形成的热流场和熔池表面向外的热辐射对精炼过程熔池中温度分布产生了重要影响.     

无缝钢管淬火感应加热过程的数值模拟

利用中频电流的钢管感应加热工艺具有感应加热时间短,温度控制精确,环境友好等优点,已经广泛应用到钢管的淬火、弯曲等方面。针对某一典型品种无缝钢管淬火感应加热过程,特别是不同加热段采用不同频率下,进行数值模拟,获得钢管在整个加热过程中温度场的变化过程。利用该模型可以对感应加热过程参数进行优化,从而对无缝钢管淬火感应加热工艺的制定提供参考依据。     

蓄热式铝熔炼炉熔炼过程的数值模拟

为了更好地研究和优化铝熔炼炉的性能,针对现有的蓄热式圆形铝熔炼炉,在建立合理的铝熔炼炉基本模型的基础上,通过耦合用户自定义熔化模型和氧化烧损模型,运用计算流体力学软件FLUENT实现燃烧空间和熔池的耦合物理场的数值模拟。着重研究不同固液区和不同孔隙率对铝及铝合金熔炼过程的影响。结果表明,该模型较好地反映铝熔炼炉的熔炼现象,可运用该模型进行铝熔炼炉熔炼过程工艺参数的优化研究。同时获得了固液区和孔隙率对熔炼参数影响规律:铝液温度在固液区上升缓慢,而离开固液相线时,铝液温度上升速度加快,炉膛温度和氧化层质量随着熔炼时间分别呈周期性增加和呈抛物线增加;随着氧化层厚度的增加,铝液温度随着孔隙率的增加而增加变得缓慢。     

接触传热对7075铝合金热轧影响的数值模拟

利用deform-3D对7075铝合金厚板热轧过程进行了数值模拟,对热轧过程中的传热现象进行了分析,研究了热轧过程中热传递对轧板温度、应力和应变以及轧制力的影响。结果表明:热轧过程中轧板与轧辊之间的接触传热是影响轧板温度变化的重要因素,低的传热系数有利于降低轧制过程中的温度损失,减小轧制应力,改善轧制变形,降低轧制力。     

铝合金铸件凝固过程热应力数值模拟

通过铝硅合金准固态力学行为和流变性能的测试，获得了该合金铸件凝固过程应力应变本构方程。并在此基础上开发了考虑材料高温力学性能，分析三维轴对称铸件凝固过程热粘弹塑性问题的热应力模拟程序，对带热节铝硅合金铸伯的计算表明，计算结果与实验吻合较好。     

5083铝合金法兰盘锻造过程的数值模拟

采用有限体积法对5083铝合金法兰盘锻造成形过程进行了数值模拟,分析比较了在坯料形状不同的情况下,法兰盘在锻造过程中的速度场、流动状态和等效应力应变场。模拟分析结果表明,通过增加坯料管壁外锥度和增大圆角半径,可以有效避免锻造过程中锻件开裂和折叠缺陷的出现;并根据分析结果对锻模进行了改进．在内壁增设飞边槽以利于锻造成形。     

金属型铝合金活塞凝固过程的数值模拟

采用有限元数值模拟的方法对金属型铝合金活塞凝固过程的温度场分布进行了计算。前后处理采用商品化软件,用所开发的接口程序实现计算主程序与前后处理软件间数据传递与处理。为了验证计算结果的准确性,在铸件及铸模上各选一个参考点,对参考点温度值随时间的变化,进行了现场测定,并将计算结果与实测值做了对比,最后分析了误差产生的原因。     

冲天炉熔炼过程模拟

冲天炉是熔炼铸铁的最主要设备,熔炼时炉内的反应复杂,而又因温度高等原因很难直接对炉内状况进行观察测试,这为进一步了解它的工作情况及熔炼原理制造了麻烦。而我国冲天炉熔炼的规模小、质量和效益比较低,浪费、污染问题严重,更需要进行冲天炉的改造及熔化工艺优化。计算机模拟为冲天炉研究提供了一个新途径。本文提出以flash或采用虚拟现实技术来模拟冲天炉熔炼过程。并简单介绍了冲天炉熔炼的flash模拟。     

TiAl合金真空自耗熔炼过程的数值模拟

通过数值模拟研究了直径为180mm的TiAl合金铸锭的真空自耗冶炼过程,获得了TiAl合金真空自耗熔炼过程中熔炼温度、熔炼速度和冷却能力对金属熔池温度梯度、熔池形状和糊状区宽度的影响规律。结果表明,随熔炼温度升高,熔池深度增加,其形状由碗状向V形转变,熔炼温度对熔池中温度梯度和凝固前沿糊状区宽度影响较小;随熔炼速度增加,熔池中温度梯度显著减小,糊状区宽度和熔池深度则明显降低;随冷却能力增加,糊状区宽度明显减小,熔池中温度梯度和熔池深度略有减小。     

冷坩埚熔炼过程中金属凝壳的数值模拟

针对冷坩埚熔炼过程热能的利用率低的问题,利用ANSYS软件对冷坩埚熔炼过程进行温度场的数值模拟,分析电源参数、水冷强度对凝壳厚度的影响,并计算出实验条件下最合适的凝壳厚度。结果显示,最合适的凝壳厚度为20.5 mm,电流强度为340 A,电源频率为100 k Hz,冷却水量为76.1 L/min,此时冷坩埚熔炼过程能量利用率最高。