3D打印赋予金属液过滤器设计的均匀性和工艺一致性

咨询ASK的化学专家问:我们需要为大型铸件过滤金属液以消除夹杂物,并降低清洁成本,但目前缺乏可用的过滤技术-主要是因为过滤材料在浇注过程中“堵塞”得太快。有什么产品可以解决这个问题?答:对于这个问题,有几个不同的技术解决方案供你考虑。第一个是设计浇注系统,安装多个过滤器进行过滤,以处理浇注大型铸件所需的大量金属液。另一种可能的解决方案可能是通过装有多个过滤器的组装过滤器过滤金属液,或者通过增大过滤器表面积(如管道式过滤器)过滤金属液。

直接激光沉积的金属液滴凝固特性数值模拟研究

液滴凝固过程是直接激光沉积制造的重要部分,其在制造面上的最终形态将直接影响制造层的成型质量。为了明晰直接激光沉积制造过程中金属液滴的凝固现象及成型机理,建立了金属液滴在冷壁面上凝固的两相流动及传热数值模型,并在模型正确性验证的基础上对强弱辐射作用两种情况下液滴的凝固过程开展研究。结果表明:弱表面辐射作用下,液滴在制造壁面上呈振荡式铺展及收缩,液滴前缘最大铺展速度可达25 mm/s,其凝固呈由壁面区域向中心区域、边缘区域向中心区域凝固的态势;强表面辐射作用下,液滴凝固呈由四周外表面向内部凝固的态势,液滴无明显铺展及收缩运动,液滴凝固速度相较于弱辐射情况极大提升,但随着凝固向内部的深入,凝固率呈线性增大趋势。

金属液在旋转电磁搅拌器作用下的流动分析

对自行研制的电磁搅拌器中金属液的电磁场和流场进行数值模拟,并进行实验验证。结果表明:在旋转磁场搅拌器作用下,金属液中除存在横截面上的旋转离心流动外,还存在着纵向的大环流,但二者速度不同,前者比后者高出一个数量级;金属液表面的磁感应强度B0与电流频率成反比,与输入的电压成正比;金属液所受电磁力的最大值与磁感应强度B0的平方成正比,与频率的n次方成反比,其中1/2≤n≤3/2;n与金属液的电阻率有关,电阻率越小则n越小;对于纯铝n为1/2,对于纯锡和纯铅n为1;金属液的转速与磁感应强度B0成正比,与金属液密度的平方根成反比。

间断高频磁场作用下连铸铸型内金属液的运动和铸坯的表面质量 Ⅰ.液体金属弯月面运动对铸坯表面质量的影响

为了消除连铸钢坯的表面缺陷，提出了在铸型外部加间断高频交流磁场的铸造方法.用液体Ga作为钢液的模拟物，借助于激光测位仪研究了外加间断磁场对铸型内液体金属运动的影响.通过Sn的连续铸造模拟实验，探讨了弯月面波动和铸坯的表面质量之间的关系.结果表明，外加间断磁场能控制铸型内液体金属的运动，改善铸坯的表面质量控制弯月面的运动，可使铸坯表面形成和间断频率fi相应的条纹.当fi接近于实验系统的固有频率时，电磁场抑制液面运动的效果最好，铸坯的表面质量最佳.

均匀金属液滴喷射微制造技术的研究现状

金属液滴喷射沉积增材制造技术是利用均匀金属液滴逐点沉积成形制件的快速成型技术。根据喷射原理可分为连续喷射和按需喷射两类。对这两种技术的喷射原理、相关特点及其在微制造领域的应用研究及发展概况进行了介绍,阐述了以压电换能器和气体压力作为驱动方式的两种均匀液滴喷射成形设备的工作原理与相关特点,提出了两种技术在喷射成形低熔点金属、高熔点金属中的关键技术。在此基础上,探讨了两种工艺的发展方向及在直接金属快速成型、电子封装、喷射沉积金属涂层以及喷射印刷电路等方面的应用,并提出了该技术的研究方向。

喷射成形中金属液滴凝固过程的计算机模拟

在群体动力学方法的基础上,提出了描述合金雾化液滴凝固过程动力学的数学模型,并将其与液滴的传热方程和运动方程相耦合,对Al-4.5％Cu(质量分数)合金液滴的冷却凝固过程进行了分析,结果表明,液滴冷却至一定温度时开始形核,随后晶粒长大;在形核过程中,晶粒尺寸分布区间较宽,形核后晶粒尺寸分布区间逐渐减小;液滴直径越小,冷却速度越快,晶粒数量密度越大,凝固结束时晶粒越细小。

交变磁场净化金属液时金属液紊流的形成及其控制

使用金属镓液对交变磁场作用下的金属液紊流现象进行了直接观察 ,并对相应的成因进行了探讨 ,结果发现交变磁场中磁场分布不均匀是引起紊流的根本原因。提出采用磁场分布不均度参数来衡量磁场不均匀性 ,该参数的提出为电磁净化器的设计和提高净化效果提供了理论依据。为了探讨控制紊流的方案 ,还采用了模拟体系 ,研究了不同截面形状的管型及不同磁感应分布不均度下颗粒的迁移规律 。

金属液的引入位置及涂料层性质对消失模铸钢件增碳的影响

试验研究了金属液的引入位置和涂料层性质对消失模铸钢件表面增碳的影响。试验结果表明，壁厚不均匀的条、板形铸件，金属液从薄壁处引入可减轻铸件增碳。讨论了粘结剂、涂层厚度及涂料附加物对铸件增碳的影响。用白乳胶做涂料粘结剂，铸件表层增碳少；在相同浇注条件下，涂层薄时，铸件表层增碳少；在涂料中适量添加氧化性物质，浇注时形成氧化性气氛。

离心加速条件下金属液中粒子运动规律的理论分析

建立了金属液中第二相粒子在离心加速条件下的运动规律理论模型 ,并根据该理论模型分析了影响粒子运动规律的因素。结果表明 ,随时间延长 ,粒子由内向外移动的距离、速度都增大 ,呈指数变化。粒子直径越大、密度越大、转速越高 ,在同样时间内 ,粒子移动的距离越远。在传输过程中 ,不但有因尺寸不同引起的粒子追逐现象 ,而且有因密度不同引起的追逐现象 ,该现象是引起粒子碰撞、聚集及尺寸大 (或密度大 )粒子偏聚到试样外侧的主要原因。为减少粒子运动过程中的追逐、碰撞及由此引起的粒子聚集和不稳定流动现象 ,采用尺寸一致的同种粒子是非常必要的。径向上初始位置不同的两个粒子 ,其间距随时间延长逐渐增大。如果在径向一条直线上有多个同间距的粒子 ,离心移动一段时间后 ,虽然任意两相邻粒子的间距比开始态增大 ,但各相邻粒子间距在新的时刻仍是相等的。粒子最终在试样中的梯度分布 ,是粒子从靠近型壁处向内沉积及金属熔体冷却降温。

双金属液-液复合耐磨板锤的工艺研究

双金属液-液三次浇注——双层复合铸造工艺成功地应用于耐磨板锤的生产。先浇注高铬铸铁,中间层浇注低合金钢,最后再次浇注高铬铸铁。合理的铸造工艺设计,适当的界面保护措施与浇注间隔,是实现三层金属之间良好冶金结合的关键工艺技术。合理的热处理工艺,可以同时满足两种合金性能的良好匹配,使板锤获得良好的综合性能。

直流电对金属液电磁净化的影响

推导了矩形管通电金属液的感应磁场 ,基于磁流体力学方程组 ,数值计算了二维金属液诱生流场 ,并追踪了夹杂物颗粒在流场中的运动轨迹 .结果表明 ,金属液的感应磁场不可忽视 ,其诱生流场干扰了外加磁场下夹杂物的正常迁移 ,电磁净化宜采用扁管和圆管 ;同时 ,利用感应磁场的自约束性 ,单电流可实现金属液的电磁净化 .

双金属液复合铸造斗齿的过渡区水力模拟试验

用不同粘度的流体通过水力模拟的方法近似地描述了双金属斗齿过渡区的混 合状态 .试验结果表明：两种液体浇注的间隔时间越长，先浇入的铁液液面越高，过渡区越 窄；反之，过渡区越宽 .生产中为了保证过渡区双金属的结合质量，应控制较高的铁液液面 高度及一定的双液间隔时间 .

磁感应强度对高速连铸流动控制结晶器内金属液流动的影响

流动控制结晶器(FC-Mold)是高速连铸的重要设备,模拟了流动控制结晶器内金属液的流动情况,研究磁感应强度对结晶器内金属液流动的影响。实验结果表明:静磁场不仅具有制动钢液流的作用,还具有阻碍金属液运动,改变流动方向的作用。高速连铸采用FC-Mold,能够改善结晶器内金属液流动;磁感应强度增大,自由液面的流动得到改善,液面波动受到抑制,下环流的冲击强度减小。

计算机模拟压铸型腔内的金属液流动

应用数值计算方法，对板类和套类压铸件充型过程中型腔内金属液流动进行了计算机模拟。在Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程基础上，通过速度分布函数并考虑流动状态及壁厚等三维因素的影响，结合中心及上风差分格式，将改进的ＳｉｍｐｌｉｆｉｅｄＭａｒｋｅｒａｎｄＣｅｌｌ（ＳＭＡＣ）技术用于模拟计算，取得良好效果。还以水力充型试验对上述模拟结果进行验证，两者之间取得了良好的一致性。

富铌低铁炉料冶炼时的金属液滴上浮现象

研究了富铌低铁炉料还原冶炼时金属液滴聚合不顺利,并大量向渣面迁移的现象。发现了这一现象的严重程度与炉料中Nb_2O_5含量的关系,并探讨了这一现象形成的过程。

金属液滴堆积行为的数值模拟

采用ANSYS FLUENT计算流体力学软件对金属液滴堆积行为进行了数值模拟分析。金属液滴堆积层品质的好坏,与液滴间界面结合状态、倾斜角度有重大关联。结果表明,当前层液滴顶部固相率f_s<0.3时,液滴间形成无缺点的良好结合,且不受新来液滴温度的影响;当0.3<f_s<0.7时,液滴间形成不连续熔合线,且随着新来液滴温度的升高,熔合线长度增加;当f_s>0.7时,液滴间形成连续的熔合线,且不受新来液滴温度的影响。堆积层倾斜角度随前层液滴顶部固相率的升高而近似线性减小,而受新来液滴速度的影响不大。

金属液在消失模铸造中的充型速度及能量和质量平衡

通过自制的实验装置和所建立的计算模型 ,研究了金属液在充型过程中的速度损失 ,以及金属、模样、涂料和型砂之间的能量与质量的平衡关系 ,并由此说明EPS模样在不同浇注温度时的分解性质。另外 ,通过简单的计算表明 ,模样上表面应有一定的型砂量 ,才可能获得健全的铸件。

电阻模拟法显示金属液充型过程

电阻模拟法是利用设置在型腔内的电阻丝被浇注的导电金属液逐渐淹没，其电阻值降低的原理，通过计算机自动标定、采集和处理数据，并显示铸造充型过程的方法。该法几乎不影响金属液在型腔内的流动状况，能方便地反映金属液充型过程。

继电器铜触点材料金属液桥仿真研究

基于流体动力学模型,研究了继电器铜触点材料金属液桥的形成过程。采用包含质量连续方程、动量守恒方程、能量守恒方程和电场方程的数学模型,考虑金属液桥在焦耳热作用下的熔化,通过COMSOL Multiphysics有限元多物理场仿真软件平台的移动网格结合自动重新剖分网格技术,解决了金属液桥与电极结合区域的形变问题。建立了触点间距4μm、初始液桥直径4μm、电流为直流20~50 A的简化二维轴对称金属液桥仿真模型。分析了不同时刻触点金属液桥几何形貌、液桥截面温度分布、液桥电流密度流线分布等关键特征参数的变化规律,同时还对不同电流下的金属液桥熔化时间进行了计算。仿真结果表明:金属液桥的最高温度区域最先出现在液桥中部最细区域;热膨胀应力和表面张力是影响金属液桥形变的主要因素;随着负载电流的增大,金属液桥的熔化时间大幅缩短。