7XXX鋁合金電磁攪拌鑄造流場的數(shù)值模擬及試驗研究.pdf

1、金屬的凝固涉及到復雜的物理變化，包括傳熱、傳質(zhì)和相變等。電磁攪拌技術自其開發(fā)應用以來，已經(jīng)成為一種對金屬凝固進行控制的有效手段。它對提高鑄坯的等軸晶率、細化凝固組織、改善夾雜物并促進成分均勻化具有重要的作用。本文通過數(shù)值模擬的方法，結合試驗，對電磁攪拌作用下坩堝內(nèi)7050鋁合金的流場進行了仿真。探索電磁攪拌參數(shù)對鋁合金熔體流動的影響，為調(diào)整電磁攪拌的工藝參數(shù)提供有效的依據(jù)。
　　 本文利用商用有限元分析軟件ANSYS對低頻電磁攪

2、拌器作用下坩堝內(nèi)鋁合金熔體的電磁場、流場進行了仿真模擬。建立了電磁攪拌器的三維有限元計算模型，分別計算了不同工藝參數(shù)條件下鋁合金熔體內(nèi)的電磁場和電磁力的分布規(guī)律，并將通過ANSYS的多物理場耦合功能將電磁力作為體載荷加入流場中進行了流場的分析計算。
　　 電磁攪拌器作用下的磁場分析結果表明:在電磁攪拌器工作頻率相同的情況下，隨著電流強度的增大，磁感應強度和電磁力的強度均有所增大。磁感應強度和電磁力強度的增大，有利于對鋁合金熔體的

3、充分攪動。在電流強度一定的情況下，隨著頻率的增大，磁感應強度有所降低，但降低幅度很小，電磁力隨著電流頻率的增大而增大。對鋁合金熔體流場的計算結果表明，隨著電流的增大，熔體流速也相應增大。在一定范圍內(nèi)，隨著電流頻率的增大，熔體流速也相應增大。
　　 確定了試驗方案:分別在無電磁和電流為10A，頻率為10Hz、13Hz、16Hz四種不同情況下獲得四個鑄錠。分別取試樣觀察和比較金相組織。由試驗結論可知，電磁攪拌下鋁合金凝固組織成等軸晶