《铸造技术》

文章标题:Au-Pt 合金水冷铜模铸造过程的数值模拟研究

文章作者:张清杰 1,邢辉 1,胡 锐 2,卢建民 3,罗冬 3,付全 3,刘 毅 3
关 键 字:Au-Pt 合金;有限元计算;铸造工艺
文章摘要:
引力波探测计划为观测宇宙提供了全新而有效的途径, 有助于揭示宇宙的基本运作规律。 本文探究了Au-Pt 合金作为空间引力波探测的关键组件———“检验质量”的生产工艺,弥补了 Au-Pt 合金铸造凝固过程多尺度相关研究成果的匮乏。 宏观有限元计算结果表明,在充型初期合金熔体形成强烈对流,后逐渐趋于平稳在模具内形成环流。在凝固过程中铸件的四周和底部区域呈现出较大的温度梯度,而铸件的中心区域温度梯度小,出现了明显的温度分层现象。 凝固由底部和四周开始向中心区域推进。 在凝固初期,在铸件表面出现一层细晶,凝固向铸件内部推进过程中形成柱状晶区,最终在中心区域形成等轴晶。 探究了不同铸造工艺对铸件质量的影响。 研究发现,随着浇注温度的升高,气隙与压力逐渐减小,缩松现象得到改善。 但当温度提高到一定程度时,其改善效果会变得不明显。 浇注速度的变化直接影响合金熔体的动能与动量,低速时对流不显著产生温度分层现象和晶粒异常粗化现象,而适当提高速度则使组织变得更加均匀致密。 此外,模具的换热系数决定了铸件的凝固时间、组织形貌及晶粒数目。