本文關(guān)鍵詞：某微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪熔模鑄造數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化

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【摘要】：微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)具有尺寸小、推重比大及轉(zhuǎn)速高的優(yōu)點(diǎn),在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其渦輪動(dòng)力系統(tǒng)在水利發(fā)電方面的研究開(kāi)發(fā)成為目前新興能源領(lǐng)域的熱點(diǎn),所以微型渦輪轉(zhuǎn)子的制造是重中之重。由于微型渦輪葉片型面構(gòu)造復(fù)雜,葉間間隙小,傳統(tǒng)機(jī)械加工制造十分困難,采用熔模鑄造方法能夠完成微型渦輪整體成型。而且熔模鑄造在零件精度、表面粗糙度上優(yōu)于其他鑄造方法,但是熔模鑄造工藝過(guò)程十分復(fù)雜,工藝參數(shù)較多,在生產(chǎn)薄壁復(fù)雜件方面,產(chǎn)品缺陷較高。本文以某微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪為研究對(duì)象,針對(duì)微型渦輪復(fù)雜的薄壁葉形結(jié)構(gòu),采取熔模精密鑄造方式。目的在于提高渦輪鑄件表面質(zhì)量,減少渦輪鑄件內(nèi)部縮松、縮孔及澆不足的缺陷。主要開(kāi)展如下內(nèi)容:完成了渦輪鑄件的三維構(gòu)造圖,確定渦輪鑄件的加工余量及渦輪鑄件圖,進(jìn)行了渦輪鑄件的模具設(shè)計(jì)及優(yōu)化,采取左右開(kāi)模,設(shè)計(jì)活塊進(jìn)行渦輪葉片成型。根據(jù)微型渦輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),設(shè)計(jì)渦輪澆注系統(tǒng)及工藝參數(shù)。采用Pro CAST對(duì)鑄件進(jìn)行充型-凝固數(shù)值模擬分析,利用溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)及固相分?jǐn)?shù)的分析結(jié)果,判斷鑄件可能產(chǎn)生縮松、縮孔及澆不足等缺陷。對(duì)其澆注系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,采取添加4組拔模角度為-8°的對(duì)稱內(nèi)澆道進(jìn)行渦輪鑄件補(bǔ)縮。對(duì)模殼預(yù)熱溫度、澆注速度及澆注溫度等澆注工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,其澆注溫度為1480℃~1500℃、澆注速度為40mm/s~50mm/s及模殼預(yù)熱溫度為950℃~1050℃。進(jìn)行微型渦輪熔模鑄造工藝過(guò)程的方案設(shè)計(jì),主要針對(duì)壓制蠟?zāi)：椭谱餍蜌すに囘M(jìn)行了設(shè)計(jì)及優(yōu)化。采取中溫蠟制作蠟?zāi)?型殼采用硅溶膠粘結(jié)劑,面層材料選用鋯石粉,背層材料選用高嶺石熟料,優(yōu)化了制殼參數(shù),確定殼型的脫蠟和焙燒方式,優(yōu)化了熔模鑄造工藝過(guò)程。最終通過(guò)數(shù)值模擬優(yōu)化的澆注工藝參數(shù)以及優(yōu)化的熔模鑄造工藝過(guò)程,提高了微型渦輪的質(zhì)量,獲得了一套完整的熔模鑄造某微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪鑄造工藝設(shè)計(jì)。
【關(guān)鍵詞】：熔模鑄造 渦輪 工藝優(yōu)化 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TK406;TG249.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-19
• 1.1 課題目的及意義10-11
• 1.2 熔模鑄造概述11-12
• 1.3 熔模鑄造的發(fā)展概況12-14
• 1.3.1 國(guó)內(nèi)熔模鑄造發(fā)展概況12-13
• 1.3.2 國(guó)外熔模鑄造發(fā)展概況13-14
• 1.4 熔模鑄造數(shù)值模擬技術(shù)14-18
• 1.4.1 熔模鑄造數(shù)值模擬仿真技術(shù)應(yīng)用14-15
• 1.4.2 熔模鑄造數(shù)值模擬軟件的功能和應(yīng)用15-17
• 1.4.3 熔模鑄造數(shù)值模擬的發(fā)展前景17-18
• 1.5 課題的研究?jī)?nèi)容18-19
• 1.5.1 課題的研究?jī)?nèi)容18-19
• 2 渦輪鑄件的模具設(shè)計(jì)及澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)19-29
• 2.1 渦輪幾何模型建立19-20
• 2.2 渦輪鑄件的模具設(shè)計(jì)20-25
• 2.2.1 模具設(shè)計(jì)原則20
• 2.2.2 渦輪鑄件模具設(shè)計(jì)20-25
• 2.3 渦輪鑄件澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)25-27
• 2.3.1 渦輪鑄件澆注系統(tǒng)尺寸確定26-27
• 2.4 渦輪鑄件澆注工藝參數(shù)初步確定27-29
• 2.4.1 渦輪鑄件模殼預(yù)熱溫度初步確定27-28
• 2.4.2 渦輪鑄件澆注溫度初步確定28
• 2.4.3 渦輪鑄件澆注速度初步確定28-29
• 2.5 本章小結(jié)29
• 3 渦輪鑄件充型-凝固的數(shù)值模擬29-47
• 3.1 引言29
• 3.2 熔模鑄造對(duì)充型-凝固過(guò)程數(shù)值模擬的特殊要求29-30
• 3.3 數(shù)值模擬數(shù)學(xué)模型的建立30-32
• 3.3.1 充型過(guò)程數(shù)學(xué)模型31-32
• 3.3.2 凝固過(guò)程數(shù)學(xué)模型32
• 3.3.3 結(jié)晶潛熱32
• 3.4 針對(duì)初步工藝的數(shù)值模擬32-42
• 3.4.1 有限元網(wǎng)格劃分33
• 3.4.2 材料成分及熱物性參數(shù)33-35
• 3.4.3 邊界及初始條件設(shè)置35
• 3.4.4 運(yùn)行條件設(shè)置35-38
• 3.4.5 初步工藝數(shù)值模擬結(jié)果分析38-42
• 3.5 工藝方案改進(jìn)42-46
• 3.5.1 優(yōu)化澆注系統(tǒng)三維建模及前處理42-43
• 3.5.2 優(yōu)化澆注系統(tǒng)模擬結(jié)果分析43-45
• 3.5.3 優(yōu)化澆注工藝參數(shù)模擬結(jié)果分析45-46
• 3.6 本章小結(jié)46-47
• 4 渦輪鑄件應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬分析47-59
• 4.1 引言47-48
• 4.2 應(yīng)力場(chǎng)數(shù)學(xué)模型48
• 4.3 渦輪鑄件熱應(yīng)力數(shù)值模擬48-57
• 4.3.1 熱應(yīng)力數(shù)值模擬前處理48-49
• 4.3.2 渦輪鑄件應(yīng)力場(chǎng)模擬及分析49-52
• 4.3.3 渦輪鑄件變形模擬及分析52-53
• 4.3.4 不同工藝條件下渦輪鑄件應(yīng)力分析53-57
• 4.4 本章小結(jié)57-59
• 5 渦輪鑄件的熔模鑄造工藝方案設(shè)計(jì)59-70
• 5.1 熔模鑄造工藝概述59-61
• 5.2 壓制蠟?zāi)?/span>61-63
• 5.3 制備涂料及模殼63-66
• 5.4 殼型干燥66
• 5.5 脫蠟與焙燒66-67
• 5.6 熔煉與澆注工藝67-68
• 5.7 熔模鑄件的修補(bǔ)和精整68
• 5.8 本章小結(jié)68-70
• 總結(jié)70-72
• 致謝72-73
• 參考文獻(xiàn)73-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)位論文及研究成果78

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本文編號(hào)：861348