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3104铝合金低液位铸造过程多场耦合模型的开发及工艺优化
摘要：
本文针对3104铝合金低液位铸造过程进行了多场耦合模型的开发及工艺优化研究，采用有限元方法对铸造过程中的流动、热传递和应力场进行了数值模拟，建立了3104铝合金低液位铸造过程的多场耦合模型，并进行了对比分析和工艺优化。结果表明，本文所建立的多场耦合模型能够较为准确地预测3104铝合金低液位铸造过程中的流动、热传递和应力场分布情况，并对工艺参数进行优化，提高了产品的质量。
关键词：3104铝合金；低液位铸造；多场耦合模型；工艺优化
一、引言
3104铝合金具有良好的成形性、焊接性和耐腐蚀性，广泛应用于汽车、电器、建筑等领域。低液位铸造是一种节约熔炼能耗、提高生产效率、减少铸造工件变形和缩孔的新型铸造技术。本文针对3104铝合金低液位铸造过程进行了多场耦合模型的开发及工艺优化研究，对于提高该铝合金铸件的质量具有重要意义。
二、多场耦合模型的建立
1.流动场模型
采用Navier-Stokes方程描述流体的运动，采用SIMPLE算法求解标量变量控制方程，建立3104铝合金低液位铸造过程的流动场模型。
2.热传递场模型
采用热传导方程描述热传递过程，采用隐式差分格式求解，建立3104铝合金低液位铸造过程的热传递场模型。
3.应力场模型
采用应力平衡方程和弹性模量方程描述应力场的分布，采用有限元法求解，建立3104铝合金低液位铸造过程的应力场模型。
三、对比分析与工艺优化
根据模型计算结果，得到3104铝合金低液位铸造过程中的温度场、流动场和应力场分布情况。针对模拟结果，进行对比分析和工艺优化，得到了实际操作参数的优化方案。即在铸造温度、铸型温度、铸型壁厚等方面进行优化，能够提高铸件的组织结构均匀性和机械性能。
四、结论
本文针对3104铝合金低液位铸造过程对流动、热传递和应力场进行了数值模拟，建立了多场耦合模型。根据模拟结果进行了对比分析和工艺优化，得到了实际操作参数的优化方案，能够提高铸件的质量和性能。