Методика квазистационарного моделирования зоны затвердевания алюминиевого сплава при полунепрерывном литье

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.