近年來,航空發(fā)動機對燃油經濟性要求越來越高,對其各部件輕量化的要求也愈加苛刻。鋁合金殼體類鑄件作為航空發(fā)動機燃油附件核心部件,逐漸呈現(xiàn)高度的集成化、大型化、復雜化的特點。在此背景下,航空發(fā)動機鋁合金殼體在設計時,將大量單個加工后裝配成型的零部件及油路管路,集成設計在殼體上一次鑄造成型。造成了鋁合金鑄件外型鏤空、凸臺多、大面積薄壁、內腔多油路的特點,鋁合金鑄件集成度的增加,導致其鑄造工藝性的明顯下降,加之該類鑄件較高的氣密性及內外部質量要求,鑄造難度非常大。本文以該類殼體鑄造工藝為研究對象,借助仿真模擬,優(yōu)化并確定了殼體的鑄造工藝,最終獲得了高性能的殼體鑄件,為同類殼體鑄造探索了一條有效的技術路徑。首先,在查閱大量文獻基礎上,對傾轉鑄造技術、鑄件鑄造用主要輔助材料及仿真模擬的應用情況進行了梳理分析,并查閱結果設計了詳細的實驗方案。根據(jù)鑄件結構特點,在分析了其采用重力鑄造及傾轉鑄造方案的優(yōu)缺點基礎上,設計了三種工藝結構,利用鑄造仿真模擬軟件對其進行工藝仿真,通過仿真確定了傾轉鑄造方案在該鑄件鑄造過程中的優(yōu)勢。然后,對傾轉鑄造方案的傾轉鑄造的充型過程、凝固過程、溫度場、缺陷情況了進行了詳細的... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

常規(guī)重力鑄造示意圖

實現(xiàn)向鑄模內平穩(wěn)澆注金屬液�；驹砣鐖D1-2 所示。圖 1-2 傾轉鑄造示意圖（1）（2）（3）水平分型傾轉澆注示意；（4）（5）（6）垂直分型傾轉澆注傾轉鑄造與常規(guī)重力鑄造相比具有以下優(yōu)點：（1）順序凝固趨勢更強。充型過程溫度最高的金屬液始終位于上方，充型完成后型腔內金屬溫度場自下而上升高，與順序凝固過程需求相吻合；（2）排氣順暢。翻轉過程中型腔內的氣體隨模具翻轉，始終處于金屬液上方，從而大大降低憋氣引起的氣孔缺陷；（3）充型平穩(wěn)。金屬液進入型腔的整個過程隨模具角度變化逐步完成，金屬液填充及液面上升過程平緩穩(wěn)定；（4）質量穩(wěn)定。傾轉鑄造整個充型過程可以完全杜絕人為因素，傾轉速度及角度可完全由設備實現(xiàn)，有效解決了傳統(tǒng)鑄造過程人為因素影響大的問題，整個過程一致性好，適宜批量化生產。早期國內傾轉鑄造設備較為簡單，依靠人工將小型澆注機的臺面抬起30～60°，澆注過程中通過逐步放平實現(xiàn)傾轉澆注，工人勞動強度較大。伴隨技術進步，上世紀 90 年代，天津豐田汽車發(fā)動機有限公司自行設計并研制了一臺用于鋁合金進氣管鑄件的 90°垂直分型傾轉鑄造機，哈爾濱工業(yè)大學開發(fā)了 J3412 型傾轉鑄造機[25]。國內一些廠家也自主設計研制了一些手動傾轉澆注機并成功投入使用[26]。伴隨技術的發(fā)展

圖 1-4 傾轉鑄造機示意圖目前傾轉鑄造技術已經成為一些典型結構鋁合金件的首選鑄造方法，車發(fā)動機進氣歧管、發(fā)動機缸蓋鑄件等[27-32]，如圖 1-5 所示。傾轉鑄造在溫州瑞明、濰柴動力、中國一拖、重慶紅巖汽車有限公司等鑄造廠商了大量的推廣應用。2010 年以來中國航發(fā)西安航空動力控制公司將傾造技術引入到航空發(fā)動機鋁合金殼體上，目前已經大量推廣，鑄件質量于原有重力鑄造有較為明顯的提升，氣孔類缺陷明顯減少。圖 1-5 傾轉鑄造鑄件伴隨《中國制造 2025》的發(fā)布，鑄造行業(yè)的智能化、自動化發(fā)展迫

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于Magma的高壓鑄造模具溫度場模擬分析[J]. 唐建敏,唐建偉,吳來杰.  鑄造技術. 2017(03)
[2]基于Anycasting軟件的砂型鑄造模擬分析[J]. 侯文偉,鄭寶堂.  金屬加工(熱加工). 2017(05)
[3]3D打印在鋁合金發(fā)動機缸蓋型芯中的應用[J]. 潘銳,劉見向,張炳榮.  鑄造技術. 2017(01)
[4]基于AnyCasting的鋁合金殼體件鑄造工藝模擬分析及優(yōu)化[J]. 鄭賜榮,丁旭,楊家財,沈剛.  熱加工工藝. 2016(23)
[5]基于MAGMA的發(fā)動機缸體砂型鑄造工藝的開發(fā)[J]. 糜海飛.  金屬加工(熱加工). 2016(01)
[6]基于FLOW-3D的五羊發(fā)動機外殼件鑄造成形過程模擬[J]. 劉祥.  金屬加工(熱加工). 2015(23)
[7]計算機仿真技術在鋁合金框架鑄造中應用[J]. 黃道華,張紅霞.  鑄造技術. 2015(05)
[8]基于有限元法的熔模鑄造過程溫度場模擬軟件自主開發(fā)[J]. 曹流,廖敦明,曹臘梅,谷懷鵬,陳濤,龐盛永.  鑄造. 2014(12)
[9]ProCAST軟件在鑄造模擬中的應用[J]. 孫治國.  計算機光盤軟件與應用. 2014(20)
[10]傾轉鑄造工藝生產高壓電器用鋁合金圓環(huán)鑄件[J]. 傘晶超,王彥鵬,顧園.  鑄造. 2014(05)

碩士論文
[1]J336型鋁缸蓋傾轉鑄造機結構優(yōu)化設計[D]. 王穎.濟南大學 2016
[2]碳纖維含量對SLS覆膜砂型真空差壓鑄造鋁合金組織及性能影響[D]. 歐陽淑霞.南昌航空大學 2015
[3]鋁合金金屬型鑄造用海泡石涂料的研究[D]. 楊劍雄.湖北工業(yè)大學 2015
[4]基于仿真的A356鋁合金金屬型低壓鑄造工藝的研究[D]. 易杰.湖南大學 2009
[5]鉆機殼體/殼蓋鋁合金金屬型鑄造工藝CAD/CAE及優(yōu)化[D]. 鄔亮.華中科技大學 2007
[6]鑄造數(shù)值模擬并行計算技術的研究與開發(fā)[D]. 陳邦乾.華中科技大學 2007
[7]基于MAGMAsoft的鑄造充型凝固過程分析與研究[D]. 王延露.蘭州理工大學 2006



本文編號：3402471