电渣熔铸固定自耗电极充填法动态特性的研究

建立了电渣熔铸固定自耗电极充填法熔铸模型,经过数学推导得到电极熔化速率与铸锭熔化速率之间关系,并进行了熔铸试验。试验结果表明,熔铸过程稳定后,移动电极与固定电极的熔铸电流比近似等于移动电极与固定电极平均熔化速率比;熔铸过程中,移动电极与固定电极的等效直径比与移动电极与固定电极的平均熔化速率比呈正比例函数关系,比例系数为2.1。

固定自耗电极充填法电渣熔铸渣沟形成过程的研究

以自耗电极、渣池和铸锭为研究对象,利用大型有限元分析软件ANSYS对固定自耗电极充填法电渣熔铸的渣沟形成过程进行了数值模拟,并对其进行了实验研究。实验结果表明,当铸锭尺寸为400 mm×70 mm×200 mm时,由于固定自耗电极的熔铸电流产生了波动,铸锭侧表面形成了渣沟,在铸锭宽度方向上渣沟的深度为1.5 mm,长度为12 mm。渣沟的模拟结果与实验结果基本吻合,验证了模拟程序的准确性。根据工艺参数对渣沟形状的影响,发现自耗电极电流密度的稳定性与填充比的相互匹配是固定自耗电极充填法电渣熔铸消除渣沟形成的关键因素。

固定自耗电极充填法熔铸过程熔池间距的数值模拟

用数值模拟对固定自耗电极充填法电渣熔铸过程中金属熔池间距进行了研究,发现工艺因素对固定自耗电极充填法熔铸过程中金属熔池间距有重要影响。电流密度与充填比越大,电极间距越小,则熔池间距越小。电流密度、充填比、电极间距的合理搭配才能使移动自耗电极熔化的金属熔体顺利地补充到固定自耗电极下的金属熔池内,确保铸件在稳定的电渣条件下凝固成型。熔池间距的数值计算结果可作为固定自耗电极充填法电渣熔铸复杂形状铸件时辅助工艺型腔设计的依据。

固定自耗电极充填法电渣熔铸熔池形状的研究

利用大型有限元分析软件ANSYS,对固定自耗电极充填法电渣熔铸金属熔池形状进行了数值模拟与实验研究。研究发现,当铸锭尺寸为400 mm×70 mm×200 mm时,金属熔池形状在铸锭宽度纵截面呈半椭圆形,金属熔池空间形状呈倒置的驼峰形,移动自耗电极中心处的金属熔池深度最大。实验结果与模拟结果基本吻合,验证了模拟程序的准确性。根据工艺参数对熔池形状的影响,发现移动自耗电极电流与横截面积的相互匹配是固定自耗电极充填法电渣熔铸工艺设计的关键。

固定自耗电极充填法电渣熔铸过程中金属液补充速度的研究

固定自耗电极充填法电渣熔铸是针对熔铸复杂铸件无公共型腔或公共型腔过小时提出的熔铸工艺新方法。采用固定自耗电极充填法熔铸铸锭,研究了熔铸过程中两类电极电流匹配关系、平均熔化速率关系,然后根据试验铸锭宏观形貌,获得了熔铸过程中最佳电极参数范围。分析表明:固定自耗电极充填法电渣熔铸稳定阶段,两类电极电流比与截面积比为正比例函数关系,比例系数为2.84;固定自耗电极充填法电渣熔铸过程中,两类电极平均熔化速率比与截面积比呈正比例函数关系,比例系数为1.44。试验初步确定,当自耗电极与固定电极的截面积比大于0.5时,可以实现完美的固定自耗电极充填法电渣熔铸过程。

固定自耗电极充填法电渣熔铸铸锭底部成形性研究

用固定自耗电极充填法电渣熔铸了横断断面为400 mm×60 mm的板形铸锭,用实验与数值模拟方法研究了铸锭底部成形性。结果表明:固定自耗电极充填法电渣熔铸板形铸锭时熔铸过程稳定、可控,表面质量良好;熔铸铸锭时,固定电极底部斜度有利于固定自耗电极平稳地进入电渣,其斜度的大小直接影响铸锭底部的成形性,斜度越大铸锭底部成形性越差。铸锭底部形状数值模拟结果与实验结果基本吻合。