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航空叶轮熔模精密铸造过程的数值模拟研究江苏大学年
摘要目前,熔模精密铸造向着精度高、结构复杂且薄壁的方向发展,但是其又存在生产工序繁多、生产周期长和复杂曲面废品率较高等缺点;所以提高铸件尺寸精度,降低废品率,受到熔模铸造工作者的重视。铸造过程的计算机模拟仿真是铸造学科发展的前沿领域,铸造过程的数值模拟可以帮助工程技术人员准确预测铸件缺陷和变形,因此可以应用数值模拟指导铸造工艺及蜡模模具设计,进而提高精铸件质量和尺寸精度。本文针对航空叶轮熔模精密铸造的质量及精度控制问题做了以下研究:首先,运用非线性有限元软件砸堵志湫湍坦程的温度场进行模拟,预测出缩松、缩孔产生在铸件冒口处,叶轮本体无缺陷,获得了合理的铸造工艺;对叶轮精铸件充型凝固过程的位移场进行模拟,预测出叶轮变形位置及变形量,对其采用反变形优化后的叶轮模型再次进行位移场模拟,验证了反变形优化的有效性,为叶轮蜡模模具型腔优化取得初步依据。其次,利用软件对上述反变形优化的叶轮模型再进行变形模拟,分析不同注蜡口位置和压注工艺参数下的叶轮蜡模变形,检验了压注工艺的合理性;采用砑砸堵掷7幢形优化后的模型与叶轮原始模型进行/比较分析,验证了叶轮蜡模反变形模型的可靠性,为叶轮蜡模模具型腔优化设计取得依据。最后,采用反变形优化了的叶轮蜡模模型,设计制造叶轮蜡模模具,并进行叶轮蜡模压注试验和铸造试验;运用激光测量仪对试验获得的叶轮精铸件进行三维测量,并用砑其模型与叶轮原始模型进行比较分析,结果显示叶片叶盆、叶背表江苏大学硕士学位论文
面精度良好;对叶片截面进行比较分析,结果表明精铸叶轮叶片根部和顶部及中部截面与相应的设计叶片截面吻合较好,无扭曲现象。以上研究为熔模精密铸造过程中的蜡模压注及铸造工艺和尺寸精度控制方面的工程应用提供了可靠案例,能够有效地缩短产品生产周期,降低生产成本。关键词:熔模精密铸造,数值模拟,航空叶轮熔模精密铸造过程的数值模拟研究,
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