典型环形铸件凝固过程的界面换热系数分析*
2021-03-30邱克强孙治国向青春
沈阳工业大学学报 2021年2期
关键词:界面
邱克强, 张 令, 孙治国, 向青春, 张 伟
(沈阳工业大学 材料科学与工程学院, 沈阳 110870)
铸造模拟软件是模拟铸件充型和凝固的有效工具,并能预测铸件内部缺陷的形成过程、数量和分布位置,为生产高质量铸件缩短了周期和成本[1-2],其精确的温度场模拟十分依赖于材料的热物性能和边界条件,而材料的热物性能比较容易获得.铸件/铸型界面换热系数是边界条件中对模拟精度影响最为明显的参数,且随金属/铸型界面的动态变化而改变,在很大程度上取决于铸型材料、铸件形状和铸造工艺参数.目前获得界面换热系数的方法有热传导数值反算法、界面间隙法、多因素回归法等,其中使用最广泛的是数值反算法,相比于其他方法,该方法以热电偶实测温度为基础来反算界面换热系数,更符合实际传热情况[3-5].
以往对砂型铸造的界面换热系数研究主要针对砂型,而针对铸件/内砂芯界面换热系数的研究甚少.考虑到砂型铸造过程中内砂芯与外砂型传热过程的差异性,本文同时针对砂型和砂芯的界面换热系数进行研究并以实际ZL101合金环形铸件为研究对象,以实验测温为基础,基于Beck非线性估算法[6]建立界面换热系数模型并编制MATLAB反算程序,同时对铸件/外砂型和铸件/内砂芯的界面热流和界面换热系数进行对比研究,并通过比较反算温度与实测温度来验证反算模型的准确性.
1 测温试验方法及过程
1.1 试验材料及尺寸参数
采用ZL101合……
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