铸件结构与反重力铸造液面加压工艺参数作用规律研究

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1、硕士学位论文铸件结构与反重力铸造液面加压工艺参数作用规律研究STUDYONTHERELATIONSHIPBETWEENCASTINGSTRUCTURESANDPRESSURIZATIONPARAMETEROFCOUNTERGRAVITYCASTING徐杨哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TG166.3学校代码：10213国际图书分类号：669密级：公开工学硕士学位论文铸件结构与反重力铸造液面加压工艺参数作用规律研究硕士研究生：徐杨导师：曹福洋副教授申请学位：工学硕士学科：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院

2、答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG166.3U.D.C:669DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONTHERELATIONSHIPBETWEENCASTINGSTRUCTURESANDPRESSURIZATIONPARAMETEROFCOUNTERGRAVITYCASTINGCandidate：XuYangSupervisor：AssociateProf.CaoFuyangAcademicDegreeApp

3、liedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsProcessingEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要反重力铸造技术具有充型平稳的优势，被认为是解决氧化膜和夹杂卷入的有效技术手段。然而，在实际生产中

4、，对于结构复杂的铝（镁）合金铸件，在采用反重力铸造时依然会出现一定程度卷气、夹杂等缺陷，影响铸件的冶金质量和力学性能。深入揭示反重力铸造中卷入性缺陷的形成与演化规律，对制备优质铸件，优化铸造工艺具有重要的理论意义和实用价值。基于此，本文利用水力学计算、相似物理模拟和生产性验证相结合的方法，从反重力铸造充型过程的水力学特征出发，研究了加压速度和型腔截面变化对浇口速度的影响，以及浇口速度对充型形态和充型稳定性的作用规律，明晰了铸件结构与加压工艺对充型过程的影响。本文建立了与实际工况接近的反重力铸造物理模型，并根据型腔截面变化

5、程度设计了4种典型型腔结构，利用VOF两相流方法，研究了设备参数、工艺参数和型腔截面变化对浇口速度的影响规律。结果表明，根据浇口速度的变化规律，截面突然扩大的结构的充型过程可分为铺展阶段和充型阶段。在铺展阶段，浇口速度首先快速增加；在充型阶段，随后随着加压速度的不同，浇口速度表现出三种不情况：加压速度较大时，浇口速度继续增加；加压速度合理时，浇口速度保持不变；加压速度较低时，浇口速度先降低后保持不变。截面逐渐扩大的结构的铺展阶段所需时间较短，浇口速度增加幅度略小。在充型阶段，浇口速度始终不断增加，加压速度越大，浇口速度增

6、加越快。浇口速度的增加速度始终低于铺展阶段。截面突然缩小的结构的充型特点是当金属液流入小截在后，浇口速度快速降低，随后开始具有衰减振荡的特点。在截面逐渐缩小的结构的充型过程中，浇口速度缓慢降低。加压速度越大，浇口速度下降速度越快，速度振幅越小。在反重力铸造充型过程中，加压速度和型腔截面变化对浇口速度的影响同等重要。关键词：反重力铸造；复杂铸件；两相流；VOF模型-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheanti-gravitycastingtechnologyhastheadvantagesofstabl

7、efillingandisconsideredasaneffectivetechnicalmeanstosolvetheproblemoftheinclusionofoxidefilmandinclusions.However,inactualproduction,forthealuminum(magnesium)alloycastingswithcomplexstructures,defectssuchasgasentrainmentandinclusionswillstilloccurwhenanti-gravity

8、castingisused,whichwillaffectthemetallurgicalqualityandmechanicalpropertiesofthecastings.In-depthdisclosureoftheformationandevolutionofentrapmentdefectsinanti-