离心铸造资料课件.ppt

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1、离心力场下凝固致密性好、生产效率和材料利用率高。流动性较差的合金大型复杂薄壁铸件一、课题研究目的和意义提高金属充填铸型能力细化显微组织，提高力学性能。缩孔、气孔、夹杂显著降低铸件的力学性能和致密性离心力场下从补缩渗流动力学角度研究缩孔形成规律，以及多相流动中气泡、夹杂动力学还未见报道。上述理论研究对于揭示其机理，优化铸件力学性能具有重要意义。上述铸造缺陷的研究主要集中在重力场下离心力场下研究较少，并且偏于工艺研究一、课题研究目的和意义显微组织致密性(缩孔)气孔夹杂形核长大力学性能离心力场下流动和凝固一、课题研究目的和意义本工作借助相似物理模拟理论，在自行设计的相似模拟平台上，研究了钛合金熔体

2、离心力场下渗流补缩理论，以及缩孔补缩动力学。进一步对多相流动中气泡、夹杂运动规律进行研究，并提出相应的理论方程。同时对离心力场下凝固铸件的显微组织及力学性能变化规律进行研究，把凝固的宏观现象与铸件的微观结构联系起来，得出铸件的显微组织和力学性能变化规律。一、课题研究目的和意义从而为提高铸件质量、扩大铸件应用提供理论指导。二、主要研究内容1、离心力场下钛合金熔体补缩渗流流动分析2、离心力场下钛合金缩孔形成与演化规律3、离心力场下合金熔体中气泡和夹杂形成及运动分析4、离心铸件显微组织和力学性能变化规律二、主要研究内容4.离心铸件显微组织和力学性能变化规律4.1试验材料及方法1324123456离

3、心阶梯铸件(模数)钛合金铸件(离心半径、保持时间)二、主要研究内容4.2晶粒尺寸变化规律4.2.1离心半径、旋转速度和保持时间对晶粒尺寸的影响钛合金晶粒尺寸与离心半径的关系二、主要研究内容dG/μmr/m离心半径对铝铜合金晶粒尺寸的影响二、主要研究内容钛合金晶粒尺寸与模数之间的关系4.2.2模数对晶粒尺寸的影响二、主要研究内容4.3离心铸件显微组织层片间距钛合金铸件层片间距与离心半径的关系4.3.1离心半径和旋转时间对层片间距的影响二、主要研究内容4.3.2模数对层片间距的影响钛合金层片厚度与模数的关系二、主要研究内容4.4离心铸件拉伸力学性能离心半径对钛合金拉伸力学性能影响二、主要研究内容

4、（b）σb/MPar/mσ0.2/MPar/m旋转速度/rpm离心半径/m抗拉强度/MPa屈服强度/MPa00.2136.0162.020.16135.9161.513000.2166.71113.720.16164.52111.726000.2171.41119.530.16168.51115.92不同转速及离心半径下铝铜合金拉伸力学性能二、主要研究内容4.5离心铸造试样显微硬度钛合金铸件的显微硬度与离心旋转半径的关系4.5.1旋转速度、离心半径和保持时间对显微硬度影响二、主要研究内容离心半径对铝铜合金显微硬度影响二、主要研究内容HVr/m4.5.2模数对显微硬度的影响显微硬度与钛合金铸件

5、模数的关系二、主要研究内容二、主要研究内容离心半径和旋转速度气泡以及夹杂缺陷运动速度和位移水平方向速度相对于垂直方向速度较大，致使气泡和夹杂实际运动接近水平方向。显微组织和力学性能变化铸件设置离心半径较大位置铸件垂直放置组织和性能要求高的地方，放置在离旋转中心的远端。合金熔体补缩渗流流量，缩孔缺陷体积。铸型放置在补缩通道逆旋转方向三、结论三、结论给出了计算立式离心铸造熔体补缩渗流流量的广义达西定律公式；建立了离心力场下铸件的缩孔形成判据及缩孔体积公式。并揭示出补缩渗流流量随着旋转速度和离心半径增加而增大。2.借助相似物理模拟理论及多孔介质渗流流动方程，推导了离心力场下合金熔体补缩渗流流动的相

6、似准则，最终相似物理模拟条件为模拟渗流流体粘度与钛合金熔体粘度之比为0.365。3.立式离心力场条件下随着渗流时间、离心旋转速度的增加，补缩渗流流体的体积逐渐增大，当模拟流体粘度以及模拟枝晶的多孔介质孔眼数减小时，补缩渗流流体的体积也相应增加。三、结论4.立式离心力场下钛合金缩孔缺陷理论分析和物理模拟结果表明，缩孔体积随着渗流补缩时间的延长而变小，当旋转速度和离心半径增加时，可以减小铸件缩孔缺陷的体积；实际浇注了合金件，其缩孔变化规律与理论分析以及物理模拟结果相一致。5.气泡的形核功和扩散激活能均随着旋转速度和离心半径的增加而增大；而气泡的形核率随旋转速度和离心半径的增加而减小；气泡和夹杂的

7、运动速度均随着旋转速度和离心半径的增加而增大；对立式离心力场下气泡和夹杂的运动规律进行相似物理模拟实验发现，实验结果和理论分析相吻合。6.立式离心力场下合金熔体凝固铸件晶粒尺寸随着旋转速度和离心半径的增大而减小，离心力场施加时间越长，获得的铸件晶粒尺寸和层片间距越细小，铸件的晶粒尺寸和层片间距随着模数的增加而增大；铸件的拉伸强度以及显微硬度均随着旋转速度和离心半径增加而增大，显微硬度随着铸件模数的增大而减小。