低压铸造ZL205A合金界面换热系数的研究.pdf

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1、硕士学位论文（工程硕士）低压铸造ZL205A合金界面换热系数的研究RESEARCHONTHEINTERFACIALHEATTRANSTERCOEFFICIENTOFZL205AALLOYINLOWPRESSURECASTING常涛哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TG242学校代码：10213国际图书分类号：669密级：公开工程硕士学位论文低压铸造ZL205A合金界面换热系数的研究硕士研究生：常涛导师：魏尊杰教授申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedInde

2、x:TG242U.D.C:669DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTHEINTERFACIALHEATTRANSTERCOEFFICIENTOFZL205AALLOYINLOWPRESSURECASTINGCandidate：ChangTaoSupervisor：Prof.WeiZunjieAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MastersofEngineeringAffiliation：SchoolofMateri

3、alScienceandEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要ZL205A合金室温力学性能较为突出，具有优异的加工、焊接等综合性能。铸件铸型界面的换热系数在很大程度上影响着铸件的整个凝固过程和温度场的分布，决定了铸件的内部质量。建立有效的传热反算模型，确定界面换热系数，对于ZL205A合金铸造工艺的优化具有非常重要的意义。基于Fourier导热偏微分方程，建立了柱坐标系和直角坐标系下的

4、传热反算模型，编写了反算程序。分析了界面换热系数实验的难点为热电偶的准确定位。设计了在砂型和铸件中进行热电偶准确定位的方法，获得了准确的铸件铸型内的温度场。将实际测量得到的温度场带入反算模型求解得到相应条件下的界面换热系数。金属液进入铸型中时，由于界面处金属液和铸型温差较大，铸件-铸型界面处换热系数立即上升。随着铸件表面温度和铸型表面温度差值的减小，铸件-铸型界面换热系数由上升转变为下降；金属液温度进入液相线以后，金属液中出现凝固结晶现象，铸件-铸型界面换热系数随着凝固过程开始上升。当金属液温度到达共晶点的时候，发生共晶反应释放大量热量，导致换热系数在短时间内

5、出现了较大的提高。铸件壁厚为4mm、12mm和18mm时，铸型-铸件界面换热系数的峰值分别222是1465WmK、716WmK和431WmK。铸件壁厚增大时，凝固收缩现象越明显，界面处形成的气隙也越大。凝固压力为0KPa、20KPa、60KPa和80KPa时，界面换热系数达到的峰2222值为742WmK、1052WmK、2080WmK和2150WmK。界面换热系数的峰值随凝固压力的增大呈现上升的趋势。利用反算法求得的温度函数的界面换热系数和文献中查到的单值界面换热系数分别对铸件凝固过程温度场进行模拟分析。在凝固压力为20KPa时，模拟结果分析发现

6、，当使用温度函数的界面换热系数时，模拟温度和测量温度的温差的平均值比使用单值界面换热系数小。在铸件壁厚为18mm时，使用温度函数的界面换热系数时，模拟温度和测量温度的温差的平均值比使用单值界面换热系数小。可以看出对于温度场的模拟结果，使用温度函数的界面换热系数时，计算精度提高了。关键词：ZL205A合金；界面换热系数；反算模型；凝固压力；温度场；传热-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractForZL205Aalloy,itsmechanicalpropertiesatindoortemperatureisprominent,isoneofthehi

7、ghstrengthcastingaluminumalloyinindustrialproduction.Becauseofexcellentmachining,weldingandothercomprehensiveperformance,itiswidelyusedinlargeload-bearingstructure.Incastingprocess,theheattransfercoefficientofcastingmoldinterfacemainlyinfluencesthewholesolidificationprocessandtemper

8、aturefield,andalsod