铸造镁合金熔炉内保护气体流动数值模拟
压铸镁合金罩盖充型过程的数值模拟
压铸镁合金罩盖充型过程的数值模拟写一篇3000字的中文文章，以“压铸镁合金罩盖充型过程的数值模拟”为标题，要求：近年来，压铸镁合金零件成为汽车行业和航空航天行业中应用越来越广泛的新型材料，而纳米材料对此又有着重要的影响。
为了研究压铸镁合金罩盖充型过程的精确度，本文以压铸镁合金罩盖充型的传热现象为核心，将数值模拟方法应用于该充型过程，遵循以下步骤进行研究：（1）实验装置及试件的制备。
这一步骤的目的是确定实验装置的结构和材料及试件的要求，包括实验变量的设计、制备件的材料种类及尺寸大小等。
（2）建立数学模型。
在这一步骤中，我们将根据实验装置及试件的材料特性建立压铸镁合金罩盖充型过程的数学模型，包括模拟充型温度场、流场及温度分布的影响等。
（3）数值模拟，采用计算流体力学（CFD）技术，首先通过建立相应的预处理程序进行网格生成，然后使用求解器对建立的数学模型进行求解，以获得所需的物理量在空间上的分布状况以及其它结果。
（4）仿真结果分析。
从仿真结果中可得到充型过程中温度场、流场及温度分布等重要参数的分析，从而探究影响充型精度的因素，以便为压铸镁合金罩盖充型的加工过程的更好的控制提供重要的理论依据。
本文首先介绍了压铸镁合金罩盖充型过程的数学模型及实验装置的制备，然后，通过CFD技术对该数学模型进行数值模拟，最后对仿真结果进行分析，从而探究影响充型精度的因素。
结果表明，压铸镁合金罩盖充型过程受多种因素影响，如型芯形状、工艺参数、模具设计等；另外，使用纳米粉末加工时，由于其特殊的性质，温度场和流场影响也更为明显，对充型精度的影响更大，因此要提高充型精度，必须合理控制相关参数，采用有效的工艺设计和定制的模具，并结合本文的研究结果，运用数值模拟进行多次实验验证，以期达到最佳的充型效果。
综上所述，通过数值模拟研究压铸镁合金罩盖充型过程，对于更好地了解该充型过程的物理机理，提高充型精度，优化充型工艺具有重要意义。
未来的研究工作应该着重于实验与数值模拟的结合，并不断改进压铸镁合金罩盖充型过程的数学模型，以实现充型性能的优化。
镁合金压室模拟工艺参数优化
镁合金压室模拟工艺参数优化作者：沈阳工业大学刘正霍成鹏毛萍莉周乐由于镁合金的发展趋势，镁合金产品的质量尤为重要，“863”计划和科技攻关计划的实施，极大地推动了镁合金在我国的产业化进程。
镁合金压铸件的比重也日益增加，提高产品质量是镁合金发展的关键。
尤其在汽车上，表现出强劲的势头，目前，镁合金应用制件绝大部分是镁合金压铸件。
在镁合金压铸的过程中，导致铸件产生质量问题的原因有很多，空气卷入是造成气孔缺陷的因素之一。
卧式冷室压铸机的压射系统分为慢压射和快压射阶段。
压铸过程的慢压射阶段的主要作用是保持液体平稳过渡，不出现卷气从而确保铸件的质量，所以正确选择慢压射速度能降低铸件缺陷，提高生产效率。
如图1 所示，压室的总行程为L，第一级压射行程为X1，冲头以较慢速度推进，第二级压射中，行程达到X2时液体封住进料口，避免飞溅，金属液填满压室，然后进入第三级压射，冲头高速运动。
图1 冲头在压室中的运动行程示意图美国的L W Garber 博士研究了慢压射过程对压铸卷气的影响，提出了普通压铸条件下减少气孔的慢压射理论及工艺，在慢压射阶段，冲头一旦运动，金属液会突然产生一个“波”，当冲头速度达到一定时，掀起的波的高度恰好与压室高度相同。
因此慢压射利用冲头的慢速运动，将冲头前端的金属不断推动，使其不产生跳跃。
合理的冲头速度有利于金属液的平稳流动而不产生紊流。
目前压铸机都是从料柄处或者浇道处开始填充，忽略了慢压射过程对整个铸件质量的影响。
当慢压射速度选用不合理时，将会把空气卷入到金属液中，最终进入压铸件，从而影响压铸件质量，这是压铸件产生气孔的主要原因之一。
本研究针对镁合金转向管柱支架，通过理论分析辅助计算机模拟优化最佳的慢压射参数。
1 慢压射数学模型的建立金属液在压室和型腔中的流动遵循了质量守恒定律和动量守恒定律。
通用微分表达式如下：式中：ρ为密度，φ为速度，τ为扩散系数，S为源项，u为速度，t为时间。
对于冲头运动，金属液在运动过程中形成的波浪的数学模型如下：式中：X为冲头运动方向的坐标，Z为金属熔体自由表面的高度，v为金属熔体运动速度，B为自由表面宽度，g为重力加速度。
基于Fluent上注式铸轧AZ31镁合金温度场计算机数值模拟
方 程 中 为 湍 流 的 粘 度 系 数 ，而 式 中Ｃ ｌ ＝ １ ． ４ ４ 、
收捕日翔：２ ０ １ ５ － ０ ３ －１ ７ 基金项 目：中国职业技 术教 育学会科研规划项 ［ ］２ ０ １ ４ － － － ２ ０ １ ５ 年度课题 （ ２ ０ １ ４ １ ５ Ｙ１ ６ ）；烟台市科技计划项 目 （ ２ ０ １ ４ ＧＸ ０ ３ ７ ） 作者简介：夏鲁朋 （ １ ９ ８ １ 一），男，山东曲阜人 ，讲师，硕士 ，研究方 向为计算机应用和 自动控制技 术。 第３ ７ 卷 第７ 期 ２ ０ １ ５ － ０ ７ （ 上） ［ ３ ５ １
１ ）热 扩 散 方 程
在直 角 坐标 系下 ，热扩 散 方程 如方 程（ １ ） 所示。
丢 ［ 詈 ） ＋ 号 （ 雾 ） ＋ 鲁 （ ］ ＋ Ｑ ＝
内热 源 ， ｐ为ＡＺ ３ １ 镁 合金 密度 。 ２ ）动 量方 程
ｃ
式 中 ，ｋ 为 导热 系 数 ，Ｃ 为 比热容 ，Ｔ 为温 度 ，Ｑ为
式铸 轧则 以湍流方 式为主 ，即运 动过程 中流体质 点相 互混
个 封 闭区 域 。金 属 液 在 铸 轧 辊 的搅 拌 及 冷 却 下 迅速 凝 固 ， 并 在 出 口处 铸 轧 成 板 带材 。本 实验 模 拟 上 注 式铸
＊ Ｌ ＡＺ３ １ 镁 合 金 工 艺 ，铸 轧辊 直 径 ４ ０ ０ ｍｍ，铸 轧 区 高度
６ ０ ｍｍ，出 口厚度 即为板 宽２ ｍ ｍ ０铸 轧 区宽 度方 向 由于 对称 性 ，且 在侧 封 处认 为无 热 传递 ，因此铸 轧 区模 拟 宽
度定为１ ０ ｍｍ， 以减 小计算 量 。
合。本文使用的Ｅ ｋ － ￡ 湍 流模型方程如式（ ５ ） 、式（ ６ ） 所示。
AZ91D镁合金挤压铸造的数值模拟
Mechanical, Automotive and Materials Engineering, University of Windsor, Windsor, Ontario, Canada N9B 3P4 E-mail: huh@uwindsor.ca
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Please note that terms and conditions apply.
INSTITUTE OF PHYSICS PUBLISHING
Received 2 April 2001, accepted for publication 12 September 2001 Published 23 October 2001 Online at /MSMSE/10/1 Abstract A two-dimensional model has been developed to simulate heat transfer and solidification phenomena of squeeze cast magnesium alloy (AZ91D). The model was based on the control-volume finite-difference approach and on the enthalpy method. The computation was carried out to understand the effect of varying processing parameters, such as applied pressure and die temperatures, on the solidification and cooling behaviours of AZ91D. The model computed the temperature distributions, the cooling curves, the shape and position of the phase front and total solidification time of a cylindrical squeeze casting. The predicted results show that high applied pressures and low die temperatures result in a high heat transfer across the casting–die interface, and consequently solidification and cooling rates increase. The comparison indicates that the predicted results are in close agreement with the existing experimental data.
镁合金轮毂锻造成形数值模拟仿真分析
［ １ 】 展迪优． ＵＧ ＮＸ ４ ． ０ Ｒ计师手－ ） ｔ ｆ ［ Ｍ］ ． 北京： 机械工业 出版社，
２ ００ ８．
［ ２ 】李翔鹏 ． ｕＧＮ ｘ５ 钣金设 计篇 ［ Ｍ】 ． 北京 ： 机械 工业 出版 社，
２ ００ ８．
２ ｏ ｌ ５ 年 第 ４ 期 Ｉ ２ ９
小 ；但 随 着 模 具 的完 全 闭合 ， 金 属 内部 温 度 消 耗 较 多 ， 因 此 变 形 阻 力 增 加 ，最 终 导 致 变 形 抗 力 增
大。
一
２
×
尽 量 降低 模 具 工 作 速 度 ， 工 作速 度 合 理 的 范 围 为
６ －１ ｏ ｍｍ・ ｓ － ｔ
●
经 过 模 拟 得 到 不 同 摩 擦 因 数 下 镁 合 金 锻 造 件 成形 的变 形抗 力变 化 曲线如 图７ 所 示 。 从 图 中
下模 窗 口处圆角半径／ Ｉ ｒ Ｕ Ｔ Ｉ
可 以看 到 ， 随 着 摩 擦 因 数 的 增 加 ， 镁 合 金 汽 车 轮
通 过 模 拟 得 到 了不 同工作 速 度 下 ，镁 合 金
加 。 因 此 ， 在 满 足 锻 造 成 形 要 求 的 前 提 下 ， 应
毂 的变 形抗 力增 大 ，成形 过 程 中需要 的成 形 力
也 增 加 。成 形 前 期 ，镁 合 金 锻 坯 与 模 具 接 触 面 积 较 少 ，散 失 热 量 较 少 ，金 属 流 动 较 快 ，变 形 抗 力
０
摩 擦 因数
２
×
图 ７ 不 同摩 擦 因数 下 锻 件 的 变 形 抗 力
Ｏ 姗 ６ ３ ５
Ｏ
镁合金铸轧区温度场仿真及组织研究毕业论文
作者姓名：吴迪指导教师：崔建忠教授单位名称：材料与冶金学院专业名称：材料成型与控制工程东北大学2006年6月Numerical Simulation on Temperature Field and the Study on Microstructure ofCast-rolling Zone of Magnesium Alloyby Wu DiSupervisor: Professor Cui Jian ZhongNortheastern UniversityJune 2006镁合金是最轻的金属结构材料，其比强度和比刚度高，阻尼性及机加工性好，具有防震、屏蔽电磁波等优异性能，近年来得到极大重视，在国防、航空航天以及3C、汽车等民用工业部门得到了广泛地应用。
镁合金的双辊薄带连续铸轧技术是当今有色行业主要研究的课题之一，具有短流程、低能耗及节省投资等优点。
应用模拟软件，进行镁合金双辊薄带连续铸轧过程的数值模拟，寻求最佳工艺参数，为镁合金的连续铸轧提供理论基础。
本文通过大型模拟软件ANSYS研究了不同的浇注温度、不同的铸轧速度以及不同的辊带间对流换热系数对铸轧区内镁熔体温度场和流场的影响；通过轧卡实验得到一定条件下的铸轧区凝固样品，并观察其凝固组织；论文得到了如下结果：（1）随着浇注温度的升高，铸轧区内的整体流动趋势差别不大，各处温度均有所升高，液穴长度增大，液固两相区增大，轧辊咬入端附近两相区凝固壳变薄，凝固终点位置靠近轧制出口端，出口板带温度也升高。
（2）随着铸轧速度的提高，铸轧区内的液穴长度增大，液固两相区增大，铸带表面温度升高，凝固壳变薄，凝固终点位置向轧制出口端靠近。
铸轧区中部的两个漩涡略向轧制出口端偏移。
（3）随着辊带间对流换热系数的增大，铸轧区内的液穴的长度减小，液固两相区变小，凝固壳略变厚，凝固终点位置向咬入端偏移。
铸轧区中部的两个漩涡也向咬入端偏移。
（4）铸轧区的凝固组织，靠近轧辊边部的晶粒比中间部位的细小且等轴化程度更高；边部的晶粒则是越靠近轧制出口端越细小。
镁合金板料温冲压成形数值模拟技术
镁合金板料温冲压成形数值模拟技术
镁合金板料温冲压成形是一种新型的成型技术，在综合温度、塑性力学以及流体力学等因素的考虑后，在高温下模具内，进行模具冲压成形操作。
以获得高质量的镁合金制件。
针对这种技术，近年来采用了数值模拟方法来对这种高温冲压成形过程进行研究，以此提高生产的质量和效率，从而推动这项技术的发展：
1. 热模压仿真模拟
通过应力-应变分析和温度场分析，在模拟温冲压成形过程中，模具和镁合金板料热力学性能以及两者之间的相互影响，对温冲压成形过程和镁合金制件的拉伸性能等进行仿真，从而预测和分析产品最终成形状态。
2.流体力学模拟
主要是用于模拟和研究冲压膜下面形成的压力液体流动，以及镁合金板料制品的外缘流体力学性能。
从而预测和改善模具的设计和冲压过程，提高制品的质量。
3.成形参数优化
综合运用有限元分析技术，应用研究成形参数对镁合金成形件外观，尺寸等数据参数的影响。
通过多种优化算法，利用计算机模拟获取最佳的成形参数，从而更加精确的控制温冲压成型的质量，提高生产的效率。
4.热一体成形数值模拟
计算机模拟技术不仅用于针对温冲压成形过程的数值仿真，而且还可用于融合其它加工工艺的热一体成形和热折形等多种制件加工技术。
可以模拟不同加工工艺之间的过渡，准确预测制件形状和尺寸尺寸，优化制件加工工艺，从而实现高质量、高效率的产品成形。
数值模拟技术在镁铝合金铸件工艺设计和优化中的应用
数 值模拟技术在镁铝合金铸件工艺设计 和 优 化 中 的应 用
Ａ ｐｐｌ ｉ ｃ ａｔ ｉ ｏｎ ｏｆ ｎｕｍ ｅｒ ｉ ｃａｌ ｓｉ ｍ ｕｌ ａｔ ｉ ｏｎ ｔ ｅｃｈｎｏｌ ｏｇｙ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄｅｓｉ ｇｎ ａｎｄ ｏｐｔ ｉ ｍｉ ｚ ａｔ ｉ ｏｎ ｏ ｆ ｍ ａｇｎｅｓ ｉ ｕｍ ａｌ ｌ ｏ ｙ ｃａ ｓｔ ｉ ｎｇ ｐｒ ｏｃｅｓｓ
品 。这 些 软 件 产 品都 是 基 于 有 限差 分 法 （ Ｆ ＤＭ ） 或 有 限 元法 （ Ｆ Ｅ Ｍ ）的数 值 计 算 方 法 ，能 模拟 铸 件 的 充 型过 程 和 凝 固过 程 的 流 场 、 温 度场 分 布 ， 铸 件 的缺 陷 分布 口 。因此 ，可 以说 铸 造模 拟软 件 的
浇 铸 、 消失 模 浇 铸 、熔 模 浇 铸 和 泥 模 浇铸 等 ，本 文 中镁铝 合金 铸件 的浇 铸方 式为金 属型 浇铸 。
Ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ － ０ １ ３ ４ ． ２ ０ １ ３ ． １ １ （Ｉ － ） ． １ １
０ 引言
镁 铝 合 金 因其 优 良的 特 性 而 被 广 泛 使 用 。镁 铝 合 金 相较 于 其 他 应 用 广泛 的 金 属具 有 密 度 小 、 刚性 好 和 强度 高 等 特 点 ，而 其 优 良 的导 热 性 和 电
和Ａｎ ｙ Ｃａ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ 、美 国Ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ Ｓ ｏ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ 公 司设 计 的 Ｓ ｏ ｌ ｉ ｄ ｃ ａ ｓ ｔ 、法国Ｅ Ｓ Ｉ 公 司 设 计 的Ｐ ｒ ｏ ｃ ａ ｓ ｔ 等 软 件 产
造 工 艺 方 案 将 会 提 高 铸 件 的 质 量 和成 品率 ，保 证
压铸镁合金罩盖充型过程的数值模拟
压铸镁合金罩盖充型过程的数值模拟在产品质量追求和制造过程优化的要求下，采用数值模拟的方法来研究压铸镁合金罩盖的充型过程是一个重要的课题。
在材料科学和工程学上，模拟这一过程可以帮助理解充型过程中材料的内部结构，从而有助于改善产品质量和提高生产效率，减少材料和能量的消耗。
首先要做的是将实际压铸罩盖充型过程进行可比较的数学建模，以便可以对罩盖的成形的各个环节进行详细模拟。
为此，必须明确物理和数学模型及其参数，该模型必须充分反映充型过程各阶段的物理现象，这是本文的关键。
其次要建立材料和热力学性能参数库，建立合金分子结构参数模型，探究充型过程中材料的特征，以及计算机模拟铸件充型过程的压力和温度变化规律。
在建立合适的物理模型和数学模型的基础上，必须建立罩盖充型的数值模拟系统，使用微机模拟工具，如ANSYS、ADAMS、ABAQUS等，可以用来模拟罩盖形成的过程，以满足现代铸造工艺的设计要求。
该系统的特点是能够计算压铸过程中物料的流动、变形特性、转矩和力调节物料排放过程，从而模拟印模和材料之间的相互作用，解决模具填充等问题。
本文中，将使用Terahertz（THz）技术来测量充型过程。
Terahertz 技术是一种新兴的谱成像技术，采用激光发射爆发技术，通过物质中微弱的发光信号，对被测物质的表面材料进行定性分析。
在压铸罩盖充型模拟中，THz技术可以检测材料的可塑性参数，以便揭示材料的变形机理，检测变形的比例、热力学分析、粘度、流动及非均匀变形等过程，有助于深入了解变形机理。
本文进一步采用多尺度数值模拟方法，对压铸镁合金罩盖的充型过程进行系统研究，分析及改进压铸镁合金罩盖的充型过程，以满足质量追求和生产的要求。
该方法可以更深入地探索压铸罩盖的变形特性，分析及调节各阶段的变形过程，并结合Terahertz技术对充型过程有所帮助，以便真实、准确地反映实际变形过程。
压铸镁合金罩盖充型过程的模拟是一个复杂的技术，必须结合模拟技术、实验测试和实践进行多方面考虑，才能取得较好的设计效果，发展较为成熟的数值模拟技术，有助于提高制造技术的水平。
燃气镁合金熔化炉内气相燃烧过程的三维数值模拟
收稿 日期 ：２０—９２； 修回 日期 ：２０—０１ ０ ７０—４ ０７１－ ６
目前镁合金深加工 的主要生产方式 ，镁合金 冷室压铸机 作为重要 的压铸设备也越来越 多地 应用于 镁合金压铸 生
产 。与镁合金冷 室压铸机配 套工作 的镁合金熔化 保温炉
（ ｏｌ ｅｏ Ｍｅｈ ｎ ａＥ ｇｎｅ ｎ ， ｈ ｎ ｑｎ ｉｅｓｙ Ｃ ｏ ｇ ｉｇ４ ０ ３ ， ｈｎ ） Ｃ ｌ ｇ ｆ ｃ ａｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｃ ｏ ｇ ｉｇ ｖｒｉ ， ｈ ｎ ｑｎ ０ ０ ０ Ｃ ｉ ｅ ｃ ｉ Ｕｎ ｔ ａ
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中图分类号 ： Ｆ６ 意 Ｔ ０２
文献标 志码 ： Ａ
文章编号 ：１０— ３（ ０）１ ０００ ０２１ ９ ０８ — １— ６ ２ ００ ４
az80a镁合金半连续铸造数值模拟及均匀化退火工艺研究
摘要摘要AZ80A镁合金半连续铸造数值模拟及均匀化退火工艺研究镁合金具有密度低、比强度高等优良特性，是目前实际应用中最轻的金属结构材料，被广泛应用于汽车、航空航天、电子和军工等领域。
大尺寸镁合金铸棒作为加工大尺寸挤压件和锻造件的必需原料，在装甲、导弹外壳及汽车轮毂等方面具有广阔的应用前景。
然而大尺寸镁合金铸棒的生产面临诸多难题，铸棒横截面尺寸越大，偏析和热裂倾向越严重，导致铸棒成品率偏低，同时其变形加工能力较差。
针对上述问题，本文以半连续铸造生产的直径600mm的AZ80A镁合金大尺寸铸棒为研究对象，进行半连续铸造过程数值模拟及均匀化退火工艺研究。
1. AZ80A镁合金半连续铸造过程数值模拟。
采用铸造模拟软件ProCAST进行半连续铸造过程的数值模拟，研究铸造温度等工艺参数对温度场及应力场分布的影响。
模拟结果表明：AZ80A镁合金铸棒的液穴深度随着铸造温度的升高和拉坯速度的加快而增加，随着冷却强度的提高而减小；糊状区深度随着铸造温度的升高和冷却强度的提高而减小，随着拉坯速度的加快而增加；拉坯速度对液穴深度和糊状区深度的影响最大。
AZ80A镁合金铸棒的表层受压应力作用，内部则受拉应力作用；铸棒的等效应力随着铸造温度的升高，拉坯速度的加快和冷却强度的提高而增大。
在稳态情况下，AZ80A镁合金铸棒心部的热裂倾向均高于铸棒边部；铸棒的热裂倾向随着铸造温度的升高和二冷区冷却强度的提高而减小，随着拉坯速度的加快而增大，而一冷区冷却强度的提高对其影响较小。
直径600mm的AZ80A镁合金大尺寸铸棒合理的铸造工艺参数范围为：铸造温度680~700℃，拉坯速度20~25mm/min，一冷换热系数1000~1500W/m2·K，二冷换热系数4000~5000W/m2·K。
2. AZ80A镁合金均匀化退火工艺研究。
采用显微组织观察和力学性能测试等方法，研究不同位置铸态合金，以及不同均匀化退火工艺下合金显微组织和力学性能的差异，确定最佳均匀化退火工艺参数，同时建立均匀化退火动力学方程。
高应变速率下铸态AM８０镁合金的变形行为及数值模拟
得镁合金在冲击载荷作用下的断裂规律及失效形
式显得尤为 重 要.因 此,研 究 镁 合 金 在 高 速 冲 击
载荷下的动态响应和断裂失效行为对有效防止镁
合金在高速冲击 过 程 中 的 断 裂,提 高 镁 合 金 构 件
在汽车和航空航 天 中 的 可 靠 性 和 使 用 寿 命,充 分
幅较小.然而值得注意的 是,当 应 变 速 率 由 １８５０
s－１ 增至 ２１００s－１ 时,材料的流变应力不但 没 有 增
大,反而略有减小,这可能是因为在该应变速率下
动态压缩所引起的局部温升效应导致实验用
AM８０ 镁合金发 生 了 动 态 软 化. 此 外,随 应 变 速
率的增 大,真 应 力 应 变 曲 线 的 斜 率 增 大,即 材 料
AM８０ 镁合金;动态冲击;应变速率敏感性;
J
ohnson
ＧCook 本构方程
中图分类号:
TG１５６
DOI:
１０．
３９６９/
．
s
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１００４
１３２X．
２０１７．
０６．
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稀土镁合金铸件腔内气体保护成形方法
稀土镁合金铸件腔内气体保护成形方法稀土镁合金铸件是一种高强度、轻质、耐腐蚀的材料，广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
然而，稀土镁合金铸件的制造过程中存在氧化、气孔等缺陷，影响其性能和质量。
因此，采用气体保护成形方法可以有效地解决这些问题。
气体保护成形方法是在铸件腔内注入惰性气体，如氩气、氮气等，形成一定的气氛，防止铸件与空气接触，从而减少氧化反应和气孔的产生。
同时，气体保护还可以提高铸件的表面质量和成形精度。
在稀土镁合金铸件的制造过程中，气体保护成形方法可以采用以下步骤：
准备好稀土镁合金铸件的模具和熔炼设备。
将稀土镁合金加热至熔点，然后将其倒入模具中。
接着，将惰性气体注入铸件腔内，形成一定的气氛。
气体的注入可以通过喷嘴、管道等设备进行，注入量应根据铸件的大小和形状进行调整。
在注入气体的同时，需要控制铸件的温度和冷却速度，以确保铸件的成形质量。
一般来说，稀土镁合金铸件的冷却速度应适中，过快或过慢都会影响铸件的性能和质量。
将铸件从模具中取出，进行后续的加工和处理。
在加工过程中，需
要注意保持铸件表面的光洁度和平整度，避免产生划痕和凹凸不平的情况。
气体保护成形方法是一种有效的稀土镁合金铸件制造技术，可以提高铸件的质量和性能，降低生产成本，具有广泛的应用前景。
镁合金压铸充型过程的计算机模拟及在工程上的应用的开题报告
镁合金压铸充型过程的计算机模拟及在工程上的应用的开题报告一、选题背景及意义随着工业化的发展，新材料、新工艺、新技术不断涌现，其中镁合金作为一种优异的轻量化材料，由于其具有优异的强度、刚度、耐腐蚀性、导电性、导热性、可回收利用等诸多优点，被广泛应用于航空、汽车、电器、机械等行业。
镁合金压铸作为一种高效、稳定、经济的制造工艺，具有节省能源、缩短生产周期、提高零件质量等诸多优点，越来越被工业界所重视。
但是，镁合金压铸充型是整个压铸工艺中最为重要、最复杂的环节之一。
如果充型过程中填充不均匀、冷却过程不当等问题，都可能产生严重的缩孔、裂缝甚至损伤工件的质量和可靠性，从而使得工艺流程无法稳定进行。
因此，通过计算机模拟的方法研究镁合金压铸充型过程的流动规律，有利于优化工艺参数，提高生产效率和零件质量，减少生产成本，具有很高的研究意义和应用价值。
二、研究内容和方法本研究的主要内容是通过计算机模拟的方法研究镁合金压铸充型过程的流动规律，采用ANSYS软件进行模拟分析。
具体包括以下几个方面：1.建立镁合金压铸充型模型：根据镁合金压铸加工的实际情况，建立三维模型，并确定模型尺寸、材料参数和边界条件。
2.分析镁合金压铸充型过程：通过ANSYS软件进行流动分析，考虑液态合金在模具腔体内的填充过程、凝固过程和收缩过程等。
3.模拟结果分析：根据模拟结果，对镁合金压铸充型过程中的流动规律进行分析，探讨孔隙率、表面质量等参数的变化规律。
4.工程应用：根据模拟结果和分析，优化工艺参数，提高生产效率和零件质量，对于改善镁合金压铸工艺的稳定性和可靠性具有重要价值。
三、预期研究成果通过本研究，预期可以得到以下的成果：1.建立镁合金压铸充型过程的计算机模拟模型，得到流动规律在随时间、位置变化的情况下的空间分布，掌握流动规律的变化趋势。
2.采用模拟结果,研究充型过程对于镁合金零件内部缺陷的产生的影响, 包括孔隙率、毛刺、裂纹、收缩等。
3.通过模拟结果分析和工程应用，得出优化和改善镁合金压铸充型工艺的建议，避免在工程应用中的批量生产时出现缺陷，提高零件的可靠性和质量。
基于流动传热分析的镁合金熔化炉结构设计与研究的开题报告
基于流动传热分析的镁合金熔化炉结构设计与研究的开题报告一、研究背景和意义随着工业化的发展和技术的进步，铸造生产得到了广泛的应用，特别是镁合金铸造在航空、汽车、电子等领域中得到了越来越广泛的应用。
而熔化炉是铸造生产的关键设备之一，所以研究镁合金熔化炉的结构设计和传热分析问题，具有重要的现实意义和应用价值。
二、研究目的和内容本研究的目的是设计一种高效、节能、可靠的镁合金熔化炉，并对其结构进行流动传热分析，研究其传热性能和优化方案。
具体内容包括：1. 对现有镁合金熔化炉的结构进行分析、考察；2. 设计一种新型的镁合金熔化炉结构；3. 利用流动传热理论，对设计方案进行传热分析，确定其传热性能；4. 针对传热过程中存在的问题，优化设计方案，提高传热效率和节能性能。
三、研究方法和技术路线本研究采用实验和数值模拟相结合的方法，利用流体力学和传热学原理，通过计算机仿真和实验验证，对镁合金熔化炉的传热性能和结构方案进行研究。
具体技术路线如下：1. 确定研究对象和研究方法，选择数值模拟软件和实验设备；2. 收集镁合金熔化炉的相关资料和文献，了解其现状和存在的问题；3. 对现有镁合金熔化炉的结构进行分析、考察，了解其传热特性；4. 设计新型的镁合金熔化炉结构，并进行流动传热模拟，确定传热特性；5. 制作实验样机，进行实验验证，收集数据并进行分析；6. 根据分析结果和实验数据，优化设计方案，提高传热效率和节能性能。
四、预期成果通过本研究，预期获得以下成果：1. 设计一种高效、节能、可靠的镁合金熔化炉结构；2. 基于流动传热分析理论，对设计方案进行模拟，确定其传热性能；3. 利用实验验证，对模拟结果进行验证和完善；4. 提出优化方案，进一步提高熔化炉的传热效率和节能性能；5. 撰写论文，发表学术论文或专利，推广应用成果。
五、研究进展目前，已完成了前期相关背景资料的收集和分析，对现有镁合金熔化炉的结构和传热特性进行了初步的研究和探讨，设计了一种新型的镁合金熔化炉结构，并开始了数值模拟和实验制作的工作。
镁合金保护气体流场模拟与控制系统研究的开题报告
镁合金保护气体流场模拟与控制系统研究的开题报告一、选题背景随着工业化的发展和技术水平的提高，镁合金在现代工程应用中越来越广泛。
镁合金具有密度低、强度高、耐腐蚀等特点，因此被广泛应用于航空、汽车、电子等领域。
然而，在镁合金加工中，普遍存在易燃、易氧化等问题，加之镁合金熔点低，且氧化速度快，因此需要保护气体加工，以确保成品质量和加工安全。
针对镁合金的特性，保护气体流场模拟与控制系统被广泛应用于镁合金成形等领域，而该系统的研究和开发也正变得越来越重要。
二、研究目的和意义保护气体流场模拟与控制系统在镁合金加工中具有重要的作用，能够保障产品质量和加工安全。
本研究旨在设计一个完备的保护气体流场模拟与控制系统，在系统研究和优化中，提高系统稳定性和精度，从而实现高效、安全的镁合金加工。
三、研究内容和方案本研究的研究内容包括：保护气体流场模拟与控制系统的设计、算法实现及其仿真研究。
其中，系统的设计包括流体动力学计算、流场仿真、气体调节与控制等。
算法实现主要是通过计算机模拟和实验验证，确定优化和改进系统的算法，以实现更高的准确性和高效性。
在仿真研究中，将探讨模拟保护气体在各种不同的加工工艺和工况下的流场分布和气体调节效果，并比较实验结果与仿真结果的准确性，分析并优化系统算法。
四、研究计划本研究的时间安排如下：1）文献调研：一个月2）系统设计与改进：两个月3）算法实现及仿真研究：两个月4）结果对比分析：一个月5）论文撰写及答辩准备：两个月五、预期效果通过本研究，预期可以设计出一套完备的保护气体流场模拟与控制系统，实现镁合金成形和加工的高效和安全。
该系统具有反应速度快、控制稳定、精度高等特点，可广泛应用于镁合金等贵重金属加工领域，提高镁合金加工的质量和安全性。
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６结论
（１）在镁液高度、温度不变的情况下，保护气体存
在一个最佳的出口速度，使得保护气体既能克服热浮
力直接到达镁液表面，又不使镁液表面的保护气体密 度差过大。
（２）在最佳出口速度下，增加ＳＦ。入口浓度，镁液 产
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图７改造后的ＳＦｅ分布（Ｚ一－－８０ ｍｍ截面） Ｆｉｇ．７ ＳＦｏ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ ａｆｔｅｒ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ
收稿日期：２００９－０１—２０；
修订日期：２００９－０２—０１
基金项目：浙江省重中之重学科“先进制造技术与装备”资助项目；浙江
省科技厅计划项目（２００７Ｃ２１０６２）资助
作者筒介：应富强（１９５７一），浙江杭州人，教授．研究方向。现代设计与
翻造．
Ｅｍｉｌ：ｍｏｔｏｒ＠ｚｊｕｔ．ｅｄｕ．ｅｌｌ
／棵扎糊气＼厂—］
界条件，实测得炉盖温度Ｌ一１３４℃，未受壁面影响 的远处的气体温度Ｌ一２０℃，按照大空间自然对流
换热［６］计算得对流传热系数ｈ一７．８ ｗ／（ｍ２·ｋ）；镁 合金液面采用恒温壁面条件；熔炉四周壁面有保温毡和 耐火砖，因此采用绝热壁面条件；出口采用自由出流。 ４模拟结果和讨论
为了清楚地显示三维模拟结果，截取Ｘ＝０ ｍｍ （即对称面）来显示熔炉内保护气体的流场，截取Ｚ一 －－８０ ｍｍ（即镁液表面）来显示ＳＦｓ气体在镁液表面的 分布情况。 ４．１保护气体流速变化的影响
ｒｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ
目前，镁合金熔炼中效果最好的阻燃方法是气体 保护法，在镁合金液的表面覆盖一层惰性气体或者能 与镁反应生成致密氧化膜的气体，从而隔绝空气中的 氧。在各种保护气体中，ＳＦ。的保护效果最好，但是它 对全球变暖的作用是Ｃ０ｚ的２４ ９００倍。因此，优化保 护气体的供气系统，使气体有效到达镁合金熔液并合 理分布在其表面就显得尤为重要。 １镁合金熔炉
取保护气体流速为２ ｍ／ｓ，模拟计算ＳＦ。浓度分 别为０．１％、０．２％、０．３％时，ＳＦ。在镁液表面的分布 情况。由图６可以看出，随着保护气体人口ＳＦ。浓度 的上升，镁液表面的ＳＦ６密度也相应变大，但密度差 分布基本不变。因此，当镁液表面出现扰动或熔液受 覆盖剂污染，需要不同ＳＦ。消耗量时，可以在流速不
由于熔炼炉为一对称体，因此以它的一半作为研 究对象。采用非结构体网格对计算域进行网格划分， 对气体入口处的网格进行加密，如图２、图３所示。
图３喷嚼人口处加衙网稽
Ｆｉｇ．３ Ｄｅｎｓｅｒ ｍｅｓｈ ｏｆ ｉｎｌｅｔ ｎｏｚｚｌｅ
３数值计算模型和边界条件 镁合金熔炉中的高温熔体和炉盖下表面温差很
大，因此整个空间的流体流动是强迫对流和热浮力的 耦合，可认为流体的流动为湍流。熔炉内保护气体的 流动与换热的基本控制方程如下嘲：
万方数据
·８８６·
ＦＯＵＮＤＲＹ Ｔห้องสมุดไป่ตู้ＣＨＮ（）Ｉ。ＯＧＹ
Ｖ０１．３０ ＮＯ．７ Ｊｕｌ．２００９
图６不同入口浓度下的ＳＦ６分布（Ｚ＝－－８０ ｍｍ截面）
Ｆｉｇ．６ ＳＦ６ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｉｎｌｅｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ｏｎ ｔｈｅ ｍｏｌｔｅｎ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｓｕｒｆａｃｅ（Ｃｒｏｓｓ ｓｅｃｔｉｏｎ ａｔ Ｚ一－－８０ ｒａｍ）
二Ｌ二一
Ｆｉｇ．１ Ｓｋｅｔｃｈ ｍａｐ ｏｆ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｆｕｒｎａｃｅ
发脆，而且气氛对设备还具有严重的腐蚀作用。保护 气体所需流量取决于熔液的表面积、镁液的温度、熔液 的搅动程度等［３］。通过对保护气体浓度和流量的联合 控制，就能保证镁合金熔炼的安全性。保护气体的进 气管和喷嘴设置应当使保护气体直接、均匀地吹到镁 液的整个表面，不应有气体不易到达的死角。气体温 度升高时被稀释，因此供气装置应使ＳＦ。混合气体保 持低温和高密度ＨＪ。
造及有色合金，２００１（压铸专刊）；９０—９３． ［５］ 陶文铨．数值传热学（第二版）［Ｍ］．西安：西安交通大学
出版社，２００１．
［２１ 严炎祥，姚敏．用ＳＦ。混合气体保护镁合金溶液［Ｊ］．特
［６］ 赵镇南．传热学［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２００３．
书。讯峪
《消失缮铸造方莹与技术》
陶 杰 主编 江苏科学技术出版社２ ０ ０ ３＃－６月出版
在计算中对模型作如下简化：①假定气体为理想 气体，气体密度的变化符合理想气体状态方程；②不考 虑保护气体与镁液的反应；③将镁液表面作为固壁边 界，不考虑液面扰动和气体流动的相互影响；④保温室 和熔化室的入口速度和保护气体浓度取相同值。
保温室和熔化室的进口采用速度入口边界条件， 保护气体的初始温度为３００ Ｋ；炉顶采用对流传热边
下方的镁液表面密度最大，因此在镁液表面分布不够 密度较大，这是由于保温室上方有一个通向熔化室的
均匀。对供气人口进行优化设计，目的是为了使保护 出口的缘故。
气体既能克服热浮力直接到达镁液表面，又能在镁液
分析改造后，保温室的保护气体由２个喷嘴进入，
表面分布均匀。通过以下两个方面可以有效改善保护 熔化室的保护气体由４个喷嘴进入，并对称排布在对
全书分ｌＯ章：１．绪论，２．消失模模料、制模与成型设备，３．消失模铸造用涂料，４．造型材料，５．实型与 干砂实型铸造工艺，６．负压实型铸造工艺及典型工艺分析，７．负压实型铸造工艺装备与机械设备，８．消失 模铸造缺陷分析与质量控制，９．消失模悬浮铸造和消失模型内处理方法，１０．消失模铸造与环境保护。 ３２开本，２６６页，２ｌ万字，定价２２元，邮购价２８元。
ＹＩＮＧ Ｆｕ－ｑｉａｎｇ，ＷＡＮＧ Ｃｏｎｇ－ｃｏｎｇ （Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００１４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｏｆ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｇａｓ ｉｎ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｆｕｒｎａｃｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｓｏｆｔｗａｒｅ ｐａｃｋａｇｅ ＦＬＵＥＮＴ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔａｎｄａｒｄ／＜－Ｅ ｔｕｒｂｕｌｅｎｔ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｗｅｒｅ ｗｓｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｆｉｅｌｄ ｉｎ ｔｈｅ
邮购地址：浙江杭州文二路６０号２３５室 电话：０５７１－８８０６２１ ２０ 开户行：建行杭州高新开发区支行
取气体进口速度为１、２、３ ｍ／ｓ，浓度保持不变。 从图４中可以看出在流速为１ ｍ／ｓ时，气体受热浮力 的影响较大，气体发生上浮现象。这使得保护气体不 能直接地到达镁液表面，ＳＦ６气体很有可能未参加反 应就直接排出，显然这不仅不利于镁液的保护，而且增 加了成本。随着流速的增加，强迫对流开始逐渐占主 导地位。从图５看出，ＳＦ６在喷嘴正下方的密度较大， 四周密度较小。随着流速的增加，ＳＦ６在镁液表面的 密度差变大，分布变得越来越不均匀，这不利于镁液的 保护。因此，保护气体的流速有一个最优范围。在这 种工况下，保护气体的最佳速度是２ ｍ／ｓ。 ４．２保护气体浓度变化的影响
铸造技术
ＦＯＵＮＤＲＹ ＴＥＣＨＮＯＩ。０ＧＹ
Ｖ０１．３０ Ｎｏ．７ Ｊｕｌ．２００９
铸造镁合金熔炉内保护气体流动数值模拟
应富强，王聪聪
（浙江工业大学，浙江杭州３１００１４）
摘要：以镁合金熔炉内的保护气体流动为研究对象，运用流体计算软件ＦＬＵＥＮＴ，采用标准／口－Ｅ方程湍流模型，研究了某一工
况下保护气体在熔炉内的流场特性。使用ＴＥＣＰＬＯＴ软件将数值模拟得到的计算结果进行可视化处理，提供了保护气体流
变的情况下，通过调节ＳＦ。的浓度，来增加保护气体 气体在熔炉内的分布：①增加喷嘴的数量。保持保护
在镁液表面的数量。
气体的流量和喷出速度不变，通过改变喷嘴直径来改
５供气入口的优化设计
变喷嘴的数量；②优化喷嘴的位置。在保温室内，喷嘴
通过以上计算模拟可以看出，ＳＦ。气体在喷嘴正
和两室隔板之间有一个旋流区，使得保护气体在这里
速和浓度的调节依据。根据计算结果，对保护气体的入口进行合理化布王，研究表明改造后的供气喷嘴能使保护气体均匀地 分布在锾液表面。 关键词：锾合金熔炉；保护气体；数值模拟；优化改造
中圉分类号：ＴＧｌ４６．２
文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－８３６５（２００９）０７—０８８４—０４
ＮｕｍｅｒｉｃａＩ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ＧａＳ ｉｎ ｔｈｅ Ｆｕｒｎａｃｅ ｏｆ Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ Ｍｅｌｔ
Ｅ３］ 陈虎魁，刘建睿，沈淑娟，等．镁合金介质保护熔炼技术及 其进展［Ｊ］．材料导报．２００４，１８（４）：８２—８５．
［４３ 申泽骥，李宝东．铸造镁合金及熔炼技术进展［Ａ］．特种铸
参考文献 ［１］ 郑笑慰，曹福洋，刘群，等．镁合金压铸机熔化保温系统
的设计［Ｊ］．铸造．２００３，５２（８）：５７３—６０１．
ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｆｕｒｎａｃｅ ｕｎｄｅｒ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｗｏｒｋ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｒｅｓｕｌｔｓ ｄｉｓｐｌａｙｅｄ ｂｙ ＴＥＯＰＬＯＴ，ｔｈｅ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｇａｓ ｗｅｒｅ ｒｅｇｕｌａｔｅｄ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｅｎｔｒａｎｃｅｓ ｏｆ ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｇａｓ ｗｅｒｅ ａｄｊｕｓｔｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｍａｄｅ ｔｈｅ ｇａｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｍｏｌｔｅｎ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｆｕｒｎａｃｅ；Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｇａｓ；Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ
万方数据
《铸造技术）０７／２００９
应富强等：铸造镁合金熔炉内保护气体流动数值模拟
·８８７·
称面两边，保温室的气体入口向左移动２５ ｍｍ。模拟