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  本文關鍵詞：船用槳轂體鑄造方案的計算機優(yōu)化設計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《大連理工大學》 2014年

船用槳轂體鑄造方案的計算機優(yōu)化設計

李佳  

【摘要】：船用槳轂體是調距螺旋槳裝置的核心部件之一,它既是推進功率的承載部件,又是調距的最終執(zhí)行機構。船用槳轂體具有外形尺寸大、壁薄、結構復雜等特點,僅依靠實驗手段研究其鑄造工藝較為困難,利用數(shù)值模擬手段可以對槳轂體的鑄造過程進行有效研究。本課題運用有限元方法對重力鑄造、離心鑄造和低壓鑄造三種工藝方案的鑄造過程進行數(shù)值模擬,并結合鑄造實驗,得到船用槳轂體的最佳鑄造方案。 基于對鑄件充型和凝固過程的數(shù)學描述,應用ProCAST有限元軟件完成對三種鑄造工藝方案的充型和凝固過程數(shù)值模擬研究。三種鑄造方案的澆注溫度都為1110℃。重力鑄造、離心鑄造和低壓鑄造的鑄型預熱溫度分別為100℃,30℃和600℃。低壓鑄造的壓力曲線根據(jù)帕斯卡原理制定。離心鑄造的離心轉速為150r/min。 與數(shù)值模擬的相關參數(shù)相一致,進行了相關的鑄造實驗。利用測溫裝置測得實驗中鑄件的凝固曲線,應用反算法求解三種鑄造方案的鑄件/鑄型界面換熱系數(shù)。通過不斷將實測凝固曲線和模擬凝固曲線進行比對,調整界面換熱系數(shù)值使得模擬凝固曲線與實測凝固曲線趨于一致,得到重力鑄造、離心鑄造和低壓鑄造的界面換熱系數(shù)分別為：800,1000,3500W·m-2K-1。 流場計算結果表明,重力鑄造、離心鑄造和低壓鑄造三種鑄造方案的充型過程都非常平穩(wěn),均適合生產高質量的船用槳轂體鑄件。溫度場計算結果表明,重力鑄造下的鑄件沒有實現(xiàn)順序凝固,冒口對鑄件的補縮通道被阻礙；低壓鑄造下的澆注系統(tǒng)對鑄件的補縮通道也被阻塞；而離心鑄造下的鑄件實現(xiàn)了自下而上的順序凝固,冒口中的熔體可以很好的補縮鑄件。因此,選擇離心鑄造方案制備高致密度、高質量的槳轂體。 對離心鑄造制備槳轂體的缺陷進行分析,確定了制備槳轂體的最佳工藝參數(shù)。研究了澆注溫度、鑄型預熱溫度和離心轉速對鑄件內的縮松缺陷的影響。得到制備槳轂體的最佳工藝參數(shù)為：過熱度50℃,鑄型預熱溫度300℃,離心轉速150r/min。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U671.3;TG24
【目錄】：

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本文編號：74929