金屬型鑄造凝固過程中界面熱交換系數(shù)的研究.pdf

1、隨著鑄造工藝中計(jì)算機(jī)技術(shù)成功應(yīng)用，越來越多的計(jì)算機(jī)用戶希望能夠用一個(gè)準(zhǔn)確的邊界參數(shù)可以一用仿真來指導(dǎo)實(shí)踐生產(chǎn)，鑄造凝固過程的數(shù)值模擬是鑄CAE的核心內(nèi)容，也是預(yù)測鑄件缺陷及其組織、力學(xué)性能的基礎(chǔ)。界面參數(shù)的精確性直接影響鑄造仿真的可靠性，不準(zhǔn)確的界面換熱系數(shù)模擬出來的結(jié)果可能與實(shí)際情況大相徑庭，進(jìn)而影響了鑄造CAE指導(dǎo)生產(chǎn)，更不可能預(yù)測鑄造組織和力學(xué)性能。
　　本文選用鋁合金A356作為鑄件材料，在多種條件下進(jìn)行了凝固測溫實(shí)驗(yàn)。在

2、反問題數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，利用有限元分析軟件 Procast，將實(shí)驗(yàn)過程中采集的溫度場數(shù)據(jù)作為輸入?yún)?shù)，對金屬型鑄造凝固過程的溫度場進(jìn)行模擬分析，各種條件下重力鑄造實(shí)驗(yàn)中鑄件-模具界面換熱系數(shù)進(jìn)行了求解。得到了以下主要結(jié)論：
　?、勹T件凝固過程中的界面換熱系數(shù)變化大致可分為快速上升、快速下降、低值維持三個(gè)階段。澆鑄完成后，界面換熱系數(shù)快速上升至峰值。隨著鑄件凝固層的增厚，收縮加劇，與冷端接觸形式逐漸由完全接觸轉(zhuǎn)變?yōu)榫植拷佑|，界面空氣

3、間隙產(chǎn)生，導(dǎo)致?lián)Q熱系數(shù)快速下降。凝固末期，鑄件與模具的接觸情況保持穩(wěn)定，換熱系數(shù)趨于穩(wěn)定。
　?、谕ㄟ^對比鑄型表面無涂料和鑄型表面有涂料兩次實(shí)驗(yàn)的界面換熱系數(shù)反求結(jié)果可以得出，冷端涂料的使用導(dǎo)致了界面換熱系數(shù)峰值及穩(wěn)定值的降低，并延長澆注完成后界面換熱系數(shù)到達(dá)峰值的時(shí)間。
　?、郾疚亩ㄐ苑治隽饲蠼鉄醾鲗?dǎo)反問題的一些困難：求解計(jì)算量極大、非線性、不適定性。設(shè)計(jì)了合理的測溫方案（測溫系統(tǒng)）。就影響界面熱交換系數(shù)的兩大因素涂料和澆