6061鋁合金熱頂半連續(xù)鑄造數(shù)值模擬及性能預(yù)測.pdf

1、近十幾年來，隨著國內(nèi)鋁行業(yè)飛速發(fā)展，鋁制品因其具有輕質(zhì)、美觀，且不容易腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，在很多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。本文結(jié)合公司在生產(chǎn)過程中遇到的實(shí)際問題，為了提高生產(chǎn)效率以及降低生產(chǎn)過程中廢品率，并得到性能良好且穩(wěn)定的6061鋁合金制品，對6061鋁合金的熔煉過程熔體凈化進(jìn)行分析研究，并使用有限元數(shù)值模擬分析鑄造工藝對鋁合金鑄錠生產(chǎn)過程的影響，引入JMatPro軟件對6061鋁合金相圖進(jìn)行分析，并結(jié)合均勻化退火實(shí)驗(yàn)、拉伸實(shí)驗(yàn)對其結(jié)果進(jìn)行論

2、證。
　　首先，通過JMatPro軟件計(jì)算實(shí)際生產(chǎn)中設(shè)計(jì)的不同元素含量的4種6061鋁合金對相變的影響。隨著Mg、Si元素含量增加，其固相線溫度下降，而材料的強(qiáng)度會增強(qiáng)；Mn元素增加0.1％時(shí)材料強(qiáng)度也會增強(qiáng)，但是效果不明顯。且計(jì)算得出6061鋁合金的性能參數(shù)，為后續(xù)鑄造模擬做準(zhǔn)備。然后，經(jīng)過均勻化退火實(shí)驗(yàn)得出：6061鋁合金在545℃溫度下保溫6h，其晶粒內(nèi)部第二相固溶情況較好，晶內(nèi)偏析擴(kuò)散較為均勻，但是均勻化效果較慢；在570

3、℃溫度下保溫6h，晶粒內(nèi)部及晶界第二相完全固溶，且擴(kuò)散均勻，均勻化效率也最快。通過拉伸實(shí)驗(yàn)可以知道：Mg、Si含量的增加，6061鋁合金T6態(tài)抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度有很大的提高，且延伸率也有輕微的提升。
　　最后，通過模擬熱頂半連續(xù)鑄造表明：鑄錠規(guī)格為Φ178mm的6061鋁合金圓鑄錠，鑄造速度越快液穴越深，越容易產(chǎn)生裂紋；鑄造當(dāng)鑄造速度70mm／min時(shí)，凝固進(jìn)入熱頂帽，會導(dǎo)致鑄錠拉不動的現(xiàn)象；當(dāng)鑄造速度為110mm／min時(shí)，鑄錠

4、凝殼低于石墨環(huán)，會導(dǎo)致鑄錠冷隔、漏鋁等現(xiàn)象。得出Φ178mm的6061鋁合金鑄錠最佳鑄造工藝為：90mm／min澆注速度，澆注溫度680℃。直徑為Φ258mm的圓鑄錠凝殼形成的位置低于石墨環(huán)，鑄造實(shí)踐中通過降低鑄造速度或者增加石墨環(huán)的高度對這現(xiàn)象進(jìn)行改進(jìn)。
　　通過以上研究表明：材料相圖的計(jì)算可以為熱處理工藝提供指導(dǎo)意義，模擬計(jì)算可以大致的預(yù)測材料的性能。對熱頂半連續(xù)鑄造進(jìn)行溫度場、應(yīng)力場的耦合計(jì)算，模擬結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)情況基本相符