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单晶铸件凝固过程工艺优化的数值模拟

卢玉章 , 申健 , 郑伟 , 徐正国 , 张功 , 谢光

材料工程 doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2016.11.001

采用ProCAST 软件系统研究了LMC(Liquid Metal Cooling)以及 HRS(High Rate Solidification)工艺下,不同工艺参数对单晶铸件凝固过程中纵向温度梯度、温度梯度角、凝固界面位置的影响。结果表明:H RS工艺受型壳厚度影响很小,型壳表面的辐射散热是 HRS工艺的主要影响因素,型壳的导热或者型壳和合金之间的换热是 LMC工艺的主要影响因素;提高保温炉温度有利于提高纵向温度梯度;拉速是影响定向凝固最重要的参数,随拉速的增加,单晶铸件的纵向温度梯度先增大后减小,因此,制备不同合金铸件时应当采用不同的拉速;不同浇注温度时,经过10min的静置时间后,单晶铸件的初始温度分布趋于一致,对后续凝固过程影响很小。提出了以纵向温度梯度 G∥、温度梯度角θ以及凝固界面位置 Rp考察定向凝固工艺参数优劣的标准,纵向温度梯度、温度梯度角、凝固界面位置是评价定向凝固参数优劣的有效手段。

关键词: 定向凝固 , 工艺优化 , 数值模拟

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