LSPSF法制备半固态A356浆料工艺参数的优化

摘要

本论文对低温剪切浇注法LSPSF(Low Super Pouring woth a Shear Field Process)制备半固态铝合金A356浆料工艺进行了研究，试验采用正交法设计，主要研究浇注条件中浇注温度、输送管控制参数(包括：倾斜角度、旋转速度)以及冷却强度对半固态浆料组织的影响，并对这些工艺参数进行优化。同时利用CAE软件AnyCasting对制浆工艺中输送管内的熔体进行三维热流耦合场模拟，研究了不同转速、倾角及浇注温度对合金熔体的流场和速度场分布状况，分析了这些工艺参数对半固态组织形成和演变的影响。 试验表明：保证输送管内合金熔体不结皮的情况下，采取低过热度进行浇注，且尽可能增加输送管倾角和转速，能有效地提高有效形核数目。当倾角、浇注温度与输送管速度达到很好地匹配时，同时在冷却强度较小的条件下，可以获得理想的半固态浆料组织。实验结果的分析，获得高质量细小球晶组织的最佳工艺参数为：1)结晶器预热温度为500℃；2)浇注温度为660℃；3)输送管转速为60 r/min；4)输送管倾角为15°。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1半固态金属成形加工的概念

1.2半固态技术的工艺路线

1.3成形工艺类型及其研究现状

1.3.1半固态锻造

1.3.2半固态挤压

1.3.3半固态轧制

1.3.4半固态压铸

1.4半固态流变制浆工艺的发展现状

1.4.1 SSRTM工艺

1.4.2双螺旋半固态金属流变注射成形法

1.4.3剪切-冷却-轧制法

1.4.4 NRCTM工艺

1.4.5不同液体混合法

1.5半固态成形技术的研究进展与预测

1.6课题研究的意义、目的和主要内容

1.6.1课题的依据和意义

1.6.2本论文的研究内容

第2章LSPSF法A356制浆设备与工艺参数优化

2.1试验条件及试验方法

2.1.1试验设备

2.1.2试验方法

2.2试验材料的选择

2.3 LSPSF制浆工艺装置及流程

2.3.1实验前准备工作

2.3.2合金熔炼与浇嘴的预热

2.3.3浇注

2.3.4浆料冷却

2.4 LSPSF法在制备半固态浆料试验的设计

2.4.1工艺参数的选取

2.4.2实验的设计

2.5本章小结

第3章LSPSF法制备A356半固态浆料过程数值模拟

3.1前言

3.2数值计算的一般过程及处理方法

3.3充型过程流体力学方程及定解处理

3.3.1流体动力学基本控制方程

3.3.2初始条件和边界条件

3.3.3紊流模式基本理论

3.3.4铸件凝固过程数值模拟

3.4熔体在输送管中数值模拟

3.4.1 AnyCasting软件的简介

3.4.2数值模拟的模拟流程

3.4.3出口温度验证

3.4.4 LSPSF制浆中工艺形核晶粒游离理论

3.4.5熔体在输送管中的流动状态

3.4.6制浆过程中输送管温度场分布

3.4.7输送管内熔体的温度场分布

3.5本章小结

第4章结论和展望

4.1研究总结

4.2工作展望

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间的研究成果