Estudo de simulação numérica sobre o processo de solidificação do lingote de titânio por fusão em forno frio com feixe de elétrons

Resumo O titânio e as ligas de titânio são materiais de suporte básicos fundamentais no campo da tecnologia de engenharia e alta tecnologia, e são amplamente utilizados nas áreas de transporte de gás natural, corrosão química e desenvolvimento marinho. Os lingotes de liga de titânio muitas vezes apresentam mais defeitos de solidificação, como fissuras na superfície e interrupções de solidificação, resultando em menor utilização do metal titânio e maior custo dos produtos de titânio. A raiz desse problema é a falta de conhecimento profundo do processo de fusão e fundição do lingote, e a incapacidade de controlar as condições térmicas do tarugo no processo de moldagem dentro de uma faixa razoável. Neste estudo, com base no algoritmo de Lagrange Euler, combinado com o software de elementos finitos ProCAST para estabelecer um modelo numérico, revela a morfologia da interface sólido–líquido, o comprimento da região de transição e a regra de mudança do estresse térmico sob a influência de diferentes parâmetros de processo no processo de solidificação do lingote de titânio. Os resultados mostram que, com o aumento da velocidade de puxamento, a profundidade da linha de fase sólido–líquido e a largura da zona pastosa do lingote aumentam, e o comprimento da região de transição cresce. Com o aumento da temperatura de fundição, a profundidade da linha de fase sólido–líquido do lingote diminui, e a zona pastosa gradualmente se torna mais estreita. A temperatura de fundição e a velocidade de puxamento estão correlacionadas positivamente com o valor do estresse equivalente de estresse térmico nos lingotes, e a probabilidade de fissuras nos cantos e na superfície do lingote é maior. Este estudo fornece orientações teóricas eficazes para a realização da produção em massa estável de lingotes de titânio de alta qualidade.