[发明专利]一种用于研究金属熔体在温度场-流场耦合条件下凝固过程的实验模拟装置和方法

摘要

本发明公开了一种用于研究金属熔体在温度场‑流场耦合条件下凝固过程的实验模拟装置和方法，装置包括陶瓷铸型，在所述陶瓷铸型的表面安装有由多个温控单元组成的温控组件，该温控组件与一台控制电脑连接，在所述陶瓷铸型的两端装有隔热端板，所述的实验模拟装置还包括被置入所述陶瓷铸型上部的熔体流场驱动装置。所述的温控组件通过一个电脑连接端口与所述控制电脑连接，该电脑连接端口与所述温控组件紧贴安装。所述温控单元包括冷却单元、测温单元和加热单元。所述熔体流场驱动装置是电磁或者机械泵。

主权项

1.一种用于研究金属熔体在温度场‑流场耦合条件下凝固过程的实验模拟方法，其特征在于，所述实验模拟方法采用的实验模拟装置包括陶瓷铸型，在所述陶瓷铸型的表面安装有由多个温控单元组成的温控组件，该温控组件与一台控制电脑连接，在所述陶瓷铸型的两端装有隔热端板，所述的实验模拟装置还包括被置入所述陶瓷铸型上部的熔体流场驱动装置；所述的温控组件通过一个电脑连接端口与所述控制电脑连接，该电脑连接端口与所述温控组件紧贴安装；所述温控单元包括冷却单元、测温单元和加热单元；所述熔体流场驱动装置是电磁泵或者机械泵；所述实验模拟方法包括以下步骤：A1，利用有限元软件对金属熔体浇铸凝固后的铸件对象几何建模，并进行初步的浇铸凝固过程模拟，将模拟结果中出现缺陷的典型部件进行离散化，获得离散部位的边界条件；A2，根据离散部位的三维尺寸构建铸型，铸型采用具有较高耐热温度的陶瓷铸型；A3，将温控组件固定在陶瓷铸型壁上，温度场的建立通过控制电脑机，根据有限元模拟的边界条件对陶瓷铸型壁上的温控单元进行设定；A4，在陶瓷铸型的上方开口处设置一熔体流场驱动装置，该熔体流场驱动装置的入口位置以及出口位置、入口方向以及出口方向和功率以及转速能够调节控制；A5，根据有限元模拟结果设定边界条件以及相关变量条件后，将熔体浇入铸型，按照所研究的铸件的有限元模拟特征进行试验模拟并验证。