第10卷增刊1 2010年4月
过程工程学报
The Chinese Jourmal of Process Engineering
喷射成形生产圆管坏复合材料的沉积及传热过程模拟
张胤，樊俊飞”，任三兵”，赵顺利，贺友多1
(1.内蒙古科技大学稀土学院，内蒙古包头014010；2.宝山锅铁股份有限公司，上海201900)
Vol.10 Suppl. No.1
Apr.2010
摘要：运用数学模型及计算机模拟技术，对喷射成形法生产质管坏复合材料过程中的沉积和传热过程进行了模拟研究。采用多道次往返反复沉积的方法，在控制喷射速度和管坏运行速度的条件下，可以形成均匀稳定的圆管坏复合材料传热过程采用跟踪流积过程外界面的方法，得到了不同沉积厚度情况下圆管坏和基体材料的温度分布情况，以及圆管坏内的凝固情况和冷却速度
关键调：喷射成形；圆管坏；沉积过程；传热过程；数值模拟
中图分类号：TF746 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2010)S1-0260-04
在建立喷射成形制备管坏及复合工件的数学模型之前，做如下假设：（1)雾化锥内的射流密度分布满足下
喷射成形技术是一种快速凝固近成形材料制备新技术，其最突出的创新点在于把液态金属的雾化(快速展固)和雾化熔滴的沉积(熔滴动态致密固化)自然地结合起来，在一步冶金操作中完成，以最少的工序，直接从液态金属制取具有快速凝固组织、整体致密、接近零件实际形状的高性能材料或半成品坏件[1-5]
利用喷射成形技术，不仅能制备出许多高性能的新
材料，而且可大幅提高传统材料的性能，同时文不会明显地增加材料的制备成本，并容易获得较高的产量，因此，喷射成形技术对于冶金材料制备行业有着广泛的适应性，是标志着材料制备技术更新换代的一种新型技术手段，在国际上，与半固态加工、薄板坏铸轧一起被誉为21世纪材料制备工艺发展的三大技术之一，并被称为"未来材料制备技术之星"4,6,7]
Zhang等l*例应用数学模型及计算机模拟的方法，研究了募化液滴的产生、运动和传热过程，得到了随机产生的募化液滴在重力和惯性力作用下的运动轨迹，统计了大量不同尺寸液滴的结果.崔成松等[I0]应用数学模型研究了管状沉积坏的沉积过程
本工作建立了喷射成形法生产圆管坏过程中沉积
过程和传热过程耦合的数学模型，可以计算其在不同时刻的形状、尺寸和温度分布情况.利用该模型可以预测不同工艺条件下管坏和复合轧辊形状的形状和尺寸，同时可以分析喷射成形工艺对于复合工艺形状的影响规律，并优化喷射成形工艺
数学模型 2
2.1模型假设
式(2)：(2)近似认为雾化锥内的募滴呈直线飞行：(3)管坏的旋转速度较大，因此忽略芯棒旋转对轧辑表面长大
的影响：(4)在周向上温度分布均匀 2.2数学模型
2.2.1沉积过程模型
募化锥内的射流密度基本符合高斯分布规律，
D(R)=Aexp(BR),
(1)
其中，A为雾化内对称中心的射流密度，该密度是雾化锥在该横截面上的最大射流密度；R为径向距离；B 为雾化锥的分布系数：对于任意距离处的射流密度，根据质量守恒定律，可推导出下式，
m(R,h) =ag
expb,
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本研究不考虑各种工艺参数对黏附效率的影响。
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图1管坏工件示意图
Fig.1 Schematic diagram of tubular preform
收稿日期：2009-08-21，修回日期：2009-1121
基金项目：国家白然科学基金和上海宝钢集团公司联合资助项目(编号：50474082)
(2)
作者篇介：张岚(1969-)，男，内蒙古自治区包头市人，博士，教授，主要研究方向为冶金过程数学模型及计算机模报研究，E-mail:zhangyin@imust.en
万方数据