МЕТОДИКА КВАЗИСТАЦИОНАРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗОНЫ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА ПРИ ПОЛУНЕПРЕРЫВНОМ ЛИТЬЕ

Аннотация

Аннотация. На протяжении более чем полувекового опыта слитки из алюминиевых сплавов получают методом непрерывного литья. Фазовый переход металла из жидкого состояния в твердое представляет собой сложный процесс, и доводку литейной технологии приходится проводить на реальных отливках, что связано с немалыми материальными и временными затратами. Сократить расходы на этапе опытного литья позволяют системы компьютерного моделирования литейных процессов.
Литейные процессы по своей сути мультифизические, и эта особенность требует искать решения связанных задач. В полунепрерывном литье к таким задачам относится определение фронта кристаллизации сплава при одновременном движении формирующейся заготовки в условиях непрерывного теплоотвода и поступлении очередных порций расплава в кристаллизатор. Совместное осуществление таких сложных вычислительных моделей гидравлики и теплофизики требует внесения систем ограничений и допущений без искажения физики процесса. На практике уже хорошо себя зарекомендовали такие системы инженерного анализа, как ProCAST, LVMFlow, PoligonSoft, MAGMASOFT и др.
В связи с созданием технологии для новых материалов программы «Приоритет 2030» и отсутствием модуля непрерывного литья в указанных специализированных системах необходима методика проведения вычислительного эксперимента с позиций квазистационарного приближения. При этом вытягивание заготовки рассматривать ступенчато в виде последовательности событий через фиксированные промежутки времени. На каждом шаге осуществлять решение только тепловой задачи, считая мгновенным смещение поддона машины на заданное расстояние и моментальным заполнение кристаллизатора расплавом до фиксированного уровня. В дальнейшем полученные результаты позволят адекватно подобрать оборудование непрерывного литья и более тщательно подготовиться к натурному эксперименту.