双位摆动雾化技术特别适于成形较大的沉积坯锭,是喷射成形技术中新近发展起来的最先进、最实用的雾化技术。但其控制参数繁多,作用规律仍不十分明确,影响该技术的进一步发展和喷射成形技术的广泛应用,有必要对此进行深入研究。为了减少实验工作量,本文采用计算机数值模拟的方法系统研究双位摆动雾化喷射成形过程。分析了各工艺参数对形状、温度变化及分布、应力分布的作用机制。分析建立了双位摆动雾化条件时雾化锥内部射流密度的数学方程,并利用该方程建立沉积坯形状模拟预测模型。利用该形状模型模拟预测了不同工艺参数的沉积坯形貌,分析了各工艺参数的作用规律。与单喷嘴非摆动喷射过程相比,双位摆动雾化工艺沉积坯直径尺寸可以更大,形状更为规则和圆整;偏心距差是主要影响沉积坯顶部形状,偏心距差过小时,沉积坯顶部容易出现凹坑,过大时,易出现尖顶;沉积盘移动速度影响沉积坯的直径,移动速度越小,得到的沉积坯直径将越大;摆动角度变化主要影响的是沉积坯上部的边缘圆角大小,外层雾化器摆动角度增加时,沉积坯的上部边缘圆角增大;内层雾化器摆动角度增大有利于提高形状控制的稳定性,所以可以适当放大内层雾化器摆动角。建立了沉积坯形状和凝固传热的耦合模型。利用双位摆动喷射过程形状温度耦合模型预测了不同喷射成形工艺条件下沉积坯的温度分布,并分析了喷射成形工艺对沉积坯温度场的影响规律。偏心距差主要影响的是高温区的范围。偏心距差较小时坯锭的高温范围宽,即高温的V型区域大;抽拉速度主要影响的是温度分布的均匀性。当坯锭移动速度较小时,得到坯锭的温度分布比较均匀,高温区的面积很大,但温度偏低;摆动角度主要影响的是高温区的面积大小。摆动角度大,半固态高温V字型区域面积较小;喷射角度主要影响的是沉积坯的温度高低。喷射角度较小的温度略低,其高温V字型半固态区域底部较窄,说明其散热好,这与其表面不平整,增加表面积有关。将形状温度耦合模型计算得到的喷射结束时的坯锭温度分布数据传入ANSYS软件内,进行冷却凝固过程的应力变化计算,近似建立工艺参数对坯锭应力变化和分布的对应关系,较真实反映内部的应力分布状态。总体来言,沉积坯应力主要集中在底部,此处应力为拉应力,应力值较大。其他区域应力数值较小且分布较均匀。在强冷条件下,沉积坯中心位置径向存在压应力、轴线方向上存在拉应力,有生成水平方向的裂纹趋势;当沉积坯高度增加时,侧表面产生拉应力趋势增加,可能产生横向裂纹。自然冷却下,沉积坯轴向上的拉应力集中区面积更大,几乎快到底沉积坯顶部。而在沉积坯生长过渡区表面部位的压应力集中区减小。由此可以推测出,自然冷却条件下沉积坯在较高位置处也易于出现水平方向裂纹,裂纹区扩大。