基于固—液界面温度梯度的铸钢件补缩路径计算研究

发布时间：2017-09-11 07:42

  本文关键词：基于固—液界面温度梯度的铸钢件补缩路径计算研究

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【摘要】：铸造作为金属材料成形的重要手段之一,其铸件质量主要取决于铸造凝固过程中孔松缺陷的控制。因此需通过设计合理的补缩系统控制孔松缺陷,从而得到高质量的铸件。冒口的设计优化是补缩系统设计中极为重要的部分,通过传统设计方法可获得热节点的大小及位置等信息,虽然据此能设计冒口形状和尺寸,但缺少补缩路径的方向和长度信息,无法为冒口位置设计提供科学依据,导致设计的冒口可能并非最优。针对此,以铸钢件为例,重点研究了其补缩路径的计算方法。首先,建立了铸钢件凝固过程固-液界面表征模型,该模型以二维和三维温度场的数值模拟分析结果为基础,能够实现二维和三维空间中对不同时刻固-液界面的定量化表征。其次,提出了铸钢件凝固过程二维和三维空间补缩路径的计算方法。在二维空间中分16种情况对不同时刻固-液界面温度梯度的计算讨论分析;在三维空间中分十大类共64种情况对不同时刻固-液界面温度梯度的计算讨论分析。最终均根据PxtPjiij??????)1(对铸钢件进行补缩路径的计算,获得了铸钢件的补缩路径。最后,通过二维阶梯件应用实例表明,所提出的补缩路径计算方法能够获得补缩路径的方向和长度信息,并且利用该信息不仅能预测出热节点的位置,还能预测潜在的弥散缩松的位置。通过三维铸钢件计算实例表明,依据采用此方法计算的补缩路径预测的缩孔与实际位置吻合,从而说明了该方法的正确性,其研究能为补缩系统的进一步优化提供基础,为实际的工艺优化提供指导意义。
【关键词】：补缩路径 铸钢件 温度场模拟 固-液界面 温度梯度
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG260
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 选题背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究概况10-13
• 1.3 课题研究目的13-14
• 1.4 本文主要研究内容14-15
• 2 铸造凝固过程固-液界面模型15-28
• 2.1 前言15
• 2.2 铸造凝固过程温度场数值模拟分析15-20
• 2.3 铸造凝固过程固-液界面模型的建立20-27
• 2.4 本章小结27-28
• 3 铸钢件补缩路径数值求解方法28-49
• 3.1 前言28-30
• 3.2 二维补缩路径数值求解及其可视化30-39
• 3.3 三维补缩路径数值求解及其可视化39-47
• 3.4 本章小结47-49
• 4 铸钢件补缩路径计算的应用49-60
• 4.1 前言49
• 4.2 二维阶梯件模型验证49-53
• 4.3 三维铸钢件模型验证53-59
• 4.4 本章小结59-60
• 5 总结与展望60-62
• 5.1 全文总结60-61
• 5.2 研究展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-67
• 附录1攻读硕士学位期间发表论文目录67

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本文编号：829477