利用大型有限元软件MSC.MARC建立了直径为550 mm的7050铝合金大铸锭的半连续铸造热-力耦合有限元模型,考虑了凝固时结晶潜热的影响,给出了半连铸过程复杂的边界条件,分别对不同铸造速度和铸造温度下的温度场、应力场进行了模拟分析.结果表明:半连续铸造过程中,铝圆锭外层受压应力、心部受拉应力;铸造速度对应力影响较大;提高铸造速度与铸造温度使铝锭产生裂纹的倾向性增大.
所属栏目
物理模拟与数值模拟国家“973”计划资助项目(2005CB23707)
收稿日期
2007/8/172007/10/25
作者单位
胡仕成:中南大学机电工程学院, 湖南 长沙 410083
马维策:中南大学机电工程学院, 湖南 长沙 410083
备注
胡仕成(1968-),男,湖南桃江人,副教授,博士.
引用该论文:
HU Shi-cheng,MA Wei-ce.Numerical Simulation of Thermal Stress of Large Aluminum Ingot in Semi-continuous Casting Process[J].Materials for mechancial engineering,2008,32(7):82~86
胡仕成,马维策.铝合金大铸锭半连铸过程的热应力数值模拟[J].机械工程材料,2008,32(7):82~86
参考文献
【1】
王洪斌,黄进峰,杨滨,等.Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金的研究现状与发展[J].材料导报,2003,17(9):1-4.
【2】
曾渝,尹志民,潘青林,等.超高强铝合金的研究现状及发展趋势[J].中南工业大学学报,2002,33(6):592-596.
【3】
WANG Qiu-cheng,KE Ying-lin,XIAO Hong-yan,et al.Evaluation of residual stress relief of aluminum alloy 7050 by using crack compliance method[J].Trans.Nonferrous Met-Soc.China,2003,13(5):1190-1193.
【4】
Paramatmuni Rohit K,Chang Keh-Minn,Kang Bruce S,et al.Evaluation of cracking resistance of DC casting high strength aluminum ingots[J].Materials Science and Engineering A,2004,379:293-301.
【5】
尹合璧.圆坯连铸结晶器内热-力学行为的分析[D].大连:大连理工大学,2005.
【6】
段玉波,唐剑,刁文武,等.化学成分对7050合金扁锭成型性能的影响[J].重庆大学学报,2004,27(4):100-102.
【7】
Miha Zalo nik,Boidar arler.Modeling of macrosegregation in direct-chill casting of aluminum alloys:Estimating the influence of casting parameters[J].Materials Science and Engineering A,2005,413/414:85-91.
【8】
Barral P,Quintela P.A numerical algorithm for prediction of thermo-mechanical deformation during the casting of aluminum alloy ingots[J].Finite Elements in Analysis and Design,2000,34:125-143.
【9】
Colley L J,Wells M A,Maijer D M.Tensile properties of as-cast aluminum alloy AA5182 close to the solidus temperature[J].Materials Science and Engineering A,2004,386:140-148.
【10】
Van Haaften W M,Kool W H,Katgerman L.Tensile behavior of semi-solid industrial aluminum alloys AA310-4 and AA5182[J].Materials Science and Engineering A,2002,336:1-6.
【11】
Hiromi Nagaumi,Takateru Umeda.Prediction of internal cracking in a direct-chill cast,high strength,Al-Mg-Si alloy[J].Journal of Light Metals,2002(2):161-167.
【12】
马兆敏.铸造凝固过程三维温度场及应力场有限元技术研究[D].南宁:广西大学,2002.
【13】
程军,程眉,党惊知,等.铝合金铸件凝固过程热应力数值模拟[J].特种铸造及有色合金,1995(5):1-4.
【14】
邢书明,李亚敏,胡汉起.半固态连铸过程拉漏(断)机理研究[J].特种铸造及有色合金,2000(1):16-19.
【15】
尤江.铝合金铸件凝固过程的有限元数值模拟研究[D].沈阳:沈阳工业学院,1999.
【16】
王祝堂,天荣璋.铝合金及其加工手册[M].长沙:中南工业大学出版社,2000.