導(dǎo)流葉輪熔模鑄造數(shù)值模擬和工藝優(yōu)化.pdf

1、鋁合金作為一種優(yōu)良的鑄造材料，廣泛應(yīng)用于航空航天汽車等領(lǐng)域，尤其其輕量化的特性，不僅在能源方面，還在安全、環(huán)境等方面，起著至關(guān)重要的作用。鋁合金熔模精密鑄造作為一種先進(jìn)的材料成型工藝，其成型的鑄件在表面質(zhì)量和尺寸精度方面相比于傳統(tǒng)鑄造工藝鑄件有著明顯的優(yōu)勢(shì)，因此，鋁合金熔模鑄造工藝正持續(xù)受到關(guān)注。由于熔模精密鑄造工藝復(fù)雜工序繁多，實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，待成型件特別是形狀復(fù)雜的薄壁零件，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，成品率不高。因此，借助計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)鑄件

2、澆注過(guò)程進(jìn)行模擬是一種行之有效的科學(xué)方法。本文以A356鋁合金導(dǎo)流葉輪熔模鑄造工藝為研究對(duì)象，運(yùn)用數(shù)值模擬軟件ProCAST對(duì)澆注過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，減少鑄件缺陷，并通過(guò)實(shí)際澆注來(lái)檢驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果。
　　首先分析了鑄件的結(jié)構(gòu)特征和工作環(huán)境，并對(duì)初始工藝方案進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然充型過(guò)程總體平穩(wěn)有序，但是在凝固過(guò)程中由于導(dǎo)流葉輪薄壁處過(guò)薄，凝固順序優(yōu)先，此部分的熔液過(guò)早失去流動(dòng)能力，因此鑄件底部部分難以得到補(bǔ)縮，出現(xiàn)了一片呈環(huán)形狀

3、分布的縮孔縮松缺陷，在改變澆注工藝參數(shù)，多次模擬后，這種缺陷依舊沒有得到解決。
　　然后，對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)和優(yōu)化，設(shè)計(jì)了一套較為復(fù)雜的階梯式澆注系統(tǒng)。通過(guò)模擬結(jié)果表明，在此工藝方案下，鑄件的缺陷主要集中在澆注系統(tǒng)部分，鑄件的整體只出現(xiàn)了少量的縮孔縮松缺陷。以縮孔縮松分布和最大有效應(yīng)力作為參考指標(biāo)，以澆注溫度、型殼預(yù)熱溫度、澆注速度為變量，做數(shù)值模擬正交試驗(yàn)。正交試驗(yàn)結(jié)果表明，最佳澆注工藝參數(shù)組合為：澆注溫度750℃、型殼預(yù)

4、熱溫度500℃、澆注速度80mm/s。在此澆注工藝參數(shù)下，導(dǎo)流葉輪得到了最佳表面質(zhì)量，整體無(wú)任何缺陷。
　　最后，通過(guò)實(shí)際澆注過(guò)程來(lái)驗(yàn)證階梯式澆注系統(tǒng)和澆注工藝參數(shù)組合的可行性。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程包括（1）蠟?zāi)５闹谱鳎阂灾袦叵灋椴牧?，合理的壓注參?shù)得到質(zhì)量良好的蠟?zāi)?。?）型殼的制備：選擇硅溶膠作為粘結(jié)劑，石英玻璃為面耐火型材，選用鋁礬土作為背層耐火材料，制定了4層型殼，然后對(duì)型殼進(jìn)行涂料、撒砂、干燥硬化處理，獲得了質(zhì)量良好的型殼。（3