發(fā)布時(shí)間：2017-08-26 14:03

  本文關(guān)鍵詞：渦輪增壓器熱鑄成型關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：渦輪增壓器壓殼形狀復(fù)雜,曲面多,在鑄造過(guò)程中工藝控制困難,容易產(chǎn)生各種鑄造缺陷。本文主要針對(duì)其鑄造缺陷中的飛邊和縮孔縮松問(wèn)題,結(jié)合數(shù)值仿真模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法進(jìn)行了渦輪增壓器壓殼鑄造過(guò)程研究、缺陷預(yù)測(cè)、缺陷補(bǔ)償和工藝參數(shù)優(yōu)化。首先對(duì)鑄造過(guò)程熱變形理論進(jìn)行了探究,建立了求解熱變形問(wèn)題的方程組,結(jié)合初始條件和邊界條件,從理論上解決熱變形問(wèn)題;在熱變形理論的支持下,通過(guò)Abaqus軟件對(duì)模具的熱變形過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬,排除了設(shè)備等的影響,確定了壓殼鑄件產(chǎn)生飛邊缺陷的原因是由于模具在鑄造成型過(guò)程中受熱變形不協(xié)調(diào),引起分型面上產(chǎn)生附加間隙,熔融金屬液進(jìn)入模具間隙,冷卻后成為飛邊。然后在模擬的基礎(chǔ)上,測(cè)算了飛邊產(chǎn)生的位置及大小,在模具結(jié)構(gòu)上進(jìn)行補(bǔ)償,使得模具熱變形后分型面成為一個(gè)平面,不再有間隙的存在,消除了鑄造飛邊。隨后進(jìn)行預(yù)熱合模實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了模具修正方法對(duì)消除鑄造飛邊的可行性,通過(guò)實(shí)際制造模具并進(jìn)行壓殼件試生產(chǎn),得到了符合要求沒(méi)有飛邊的壓殼鑄件,證明了模具熱變形補(bǔ)償方法的有效性。其次先運(yùn)用控制變量法從理論上探究了預(yù)熱溫度和平衡溫度對(duì)金屬液和鑄型兩者接觸界面平衡溫度的影響,得出結(jié)論:當(dāng)澆注溫度和金屬液/模具型腔質(zhì)量比bM一定時(shí),平衡溫度與預(yù)熱溫度呈正相關(guān)關(guān)系,最終將趨于某一值;當(dāng)預(yù)熱溫度和bM一定時(shí),平衡溫度與澆注溫度呈正相關(guān);在預(yù)熱溫度和澆注溫度都一定的情況下,當(dāng)0bM?時(shí),平衡溫度近似于預(yù)熱溫度,且隨著bM增大,平衡溫度也增大,當(dāng)bM增大到一定范圍后,平衡溫度趨向于澆注溫度。再對(duì)模具溫度場(chǎng)進(jìn)行分析,探究模具預(yù)熱溫度和金屬液澆注溫度對(duì)模具熱變形的影響,得出結(jié)論:一定情況下,預(yù)熱溫度越高,飛邊越大;澆注溫度越高,飛邊越小,因此,在合適的范圍內(nèi),預(yù)熱溫度盡量取小,澆注溫度盡量取大,才可以減小飛邊量。隨后對(duì)鑄件充型及凝固理論進(jìn)行了研究,建立了壓殼充型及凝固的數(shù)學(xué)模型,采用有限差分法,從理論上實(shí)現(xiàn)了對(duì)充型凝固過(guò)程的求解。在理論的支持下,基于參數(shù)化建模,建立壓殼的三維模型,對(duì)渦輪增壓器壓殼進(jìn)行鑄造過(guò)程模擬,得到了金屬液充型凝固過(guò)程的溫度場(chǎng)和流場(chǎng)分布規(guī)律,基于Porosity判據(jù)和Niyama判據(jù)預(yù)測(cè)了鑄造過(guò)程中的縮孔縮松缺陷。依據(jù)澆冒口設(shè)計(jì)原理和鑄件補(bǔ)縮原理,根據(jù)縮孔縮松缺陷的分布規(guī)律,提出了對(duì)應(yīng)的澆冒口設(shè)計(jì)方案及工藝改進(jìn)方案,并進(jìn)行鑄件試制,通過(guò)孔隙率金相檢測(cè)驗(yàn)證了方案的有效性。最后基于控制變量法,探究了預(yù)熱溫度和澆注溫度對(duì)鑄件質(zhì)量的影響規(guī)律,得出結(jié)論:在合適的澆注溫度范圍內(nèi),澆注溫度的增加有利于鑄件充型,有利于冒口對(duì)鑄件的補(bǔ)縮;在合適的預(yù)熱溫度范圍內(nèi),預(yù)熱溫度越高,鑄件溫度分布越合理,越有利于澆冒口對(duì)鑄件的補(bǔ)縮。隨后進(jìn)行鑄造實(shí)驗(yàn),通過(guò)孔隙率金相檢測(cè),驗(yàn)證了規(guī)律的正確性。
【關(guān)鍵詞】：渦輪增壓器壓殼 飛邊 熱變形補(bǔ)償 工藝優(yōu)化 溫度場(chǎng)
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG24;U466
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 課題背景和意義9-11
• 1.2 渦輪增壓器壓殼熱鑄成型模擬技術(shù)簡(jiǎn)介11
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究狀態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)11-14
• 1.3.1 國(guó)外鑄造成型數(shù)值模擬研究狀況11-12
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)鑄造成型數(shù)值模擬研究狀況12-13
• 1.3.3 鑄造成型數(shù)值模擬技術(shù)在飛邊去除上的應(yīng)用13-14
• 1.4 課題研究的主要內(nèi)容14-15
• 第二章 渦輪增壓器飛邊形成及解決措施15-34
• 2.1 熱傳導(dǎo)理論基礎(chǔ)及分析15-21
• 2.1.1 熱傳導(dǎo)的概念15-19
• 2.1.2 溫度場(chǎng)的邊值條件19
• 2.1.3 溫度場(chǎng)的求解19-21
• 2.2 熱彈性理論及其解法21-23
• 2.2.1 彈性力學(xué)基本方程21-22
• 2.2.2 熱彈性力學(xué)基本方程22-23
• 2.3 渦輪增壓器熱鑄過(guò)程模擬仿真23-29
• 2.3.1 飛邊產(chǎn)生的影響因素分析23-24
• 2.3.2 模型建立及簡(jiǎn)化24-25
• 2.3.3 模具的預(yù)處理及求解25-26
• 2.3.4 模擬結(jié)果研究及飛邊的預(yù)判26-29
• 2.4 飛邊修正方法29-30
• 2.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證30-33
• 2.6 本章小結(jié)33-34
• 第三章 溫度場(chǎng)對(duì)壓殼模具熱變形的影響分析34-53
• 3.1 金屬液和鑄型接觸界面平衡溫度場(chǎng)分析34-40
• 3.1.1 預(yù)熱溫度對(duì)鋁液—型腔界面平衡溫度Tb的影響35-38
• 3.1.2 澆注溫度對(duì)鋁液—型腔界面平衡溫度Tb的影響38-40
• 3.2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)40-41
• 3.3 預(yù)熱溫度對(duì)模具熱變形的影響41-47
• 3.3.1 預(yù)熱溫度對(duì)節(jié)點(diǎn)位移的影響41-44
• 3.3.2 預(yù)熱溫度對(duì)壓殼飛邊的影響44-47
• 3.3.3 結(jié)論47
• 3.4 澆注溫度對(duì)模具熱變形的影響47-52
• 3.4.1 澆注溫度對(duì)節(jié)點(diǎn)位移的影響48-50
• 3.4.2 澆注溫度對(duì)壓殼飛邊的影響50-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第四章 渦輪增壓器壓殼充型及凝固過(guò)程數(shù)值模擬53-74
• 4.1 充型過(guò)程數(shù)值模擬理論54-59
• 4.1.1 充型過(guò)程數(shù)值模擬的基本方法54-55
• 4.1.2 充型過(guò)程數(shù)值模擬的數(shù)學(xué)模型55-57
• 4.1.3 紊流模型57-59
• 4.2 凝固過(guò)程數(shù)值模擬理論59-62
• 4.2.1 凝固過(guò)程數(shù)值模擬的基本方法59
• 4.2.2 凝固過(guò)程數(shù)值模擬的數(shù)學(xué)模型59-61
• 4.2.3 縮孔縮松和熱裂缺陷的預(yù)測(cè)61-62
• 4.3 數(shù)值模擬壓殼材料的熱物性參數(shù)62-64
• 4.4 渦輪增壓器壓殼數(shù)值模擬前處理64-69
• 4.4.1 渦輪增壓器壓殼參數(shù)化建模64-66
• 4.4.2 設(shè)置示蹤粒子66
• 4.4.3 渦輪增壓器壓殼網(wǎng)格剖分66
• 4.4.4 數(shù)值模擬初始條件確定66-67
• 4.4.5 熱量傳遞問(wèn)題的確定與物性參數(shù)的選擇67-69
• 4.5 渦輪增壓器壓殼數(shù)值模擬結(jié)果查看69-73
• 4.6 本章小結(jié)73-74
• 第五章 渦輪增壓器壓殼鑄造工藝及溫度場(chǎng)研究74-102
• 5.1 渦輪增壓器壓殼鑄造過(guò)程澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)74-80
• 5.1.1 澆冒口補(bǔ)縮原理及其設(shè)計(jì)的原則74-76
• 5.1.2 澆冒口的工藝設(shè)計(jì)方案76-80
• 5.2 工藝改進(jìn)方案以及實(shí)際效果分析80-82
• 5.2.1 工藝改進(jìn)方案 180-82
• 5.2.2 工藝改進(jìn)方案 282
• 5.3 工藝改進(jìn)后試制效果82-83
• 5.4 澆注溫度對(duì)鑄件質(zhì)量的影響83-94
• 5.4.1 720℃金屬液澆注溫度下的鑄造過(guò)程和缺陷分析83-87
• 5.4.2 700℃金屬液澆注溫度下的鑄造過(guò)程和缺陷分析87-91
• 5.4.3 680℃金屬液澆注溫度下的鑄造過(guò)程和缺陷分析91-94
• 5.5 預(yù)熱溫度對(duì)鑄件質(zhì)量的影響94-100
• 5.5.1 350℃型腔預(yù)熱溫度下的鑄造過(guò)程和缺陷分析94-98
• 5.5.2 310℃型腔預(yù)熱溫度下的鑄造過(guò)程和缺陷分析98-100
• 5.6 本章小結(jié)100-102
• 第六章 結(jié)論與展望102-105
• 6.1 主要結(jié)論102-103
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)103
• 6.3 展望103-105
• 致謝105-106
• 參考文獻(xiàn)106-109
• 附錄: 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文109

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1 肖航;;淺析柴油機(jī)渦輪增壓器的使用與維護(hù)[J];柳鋼科技;2009年02期

2 王鵬;有效延長(zhǎng)渦輪增壓器使用壽命的方法[J];新疆有色金屬;2005年S1期

3 李靜航;康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器常見(jiàn)故障及其維護(hù)[J];礦山機(jī)械;2005年02期

4 張良;王仁人;史巖彬;;變截面渦輪增壓器三維流場(chǎng)的模擬計(jì)算[J];山東輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2011年03期

5 林在犁;;柴油機(jī)可變截面渦輪增壓器控制及匹配[J];石油礦場(chǎng)機(jī)械;2012年07期

6 呂秀斌;張翠平;王斌;李天鵬;齊麗麗;;礦用車輛渦輪增壓器結(jié)構(gòu)研究[J];煤礦機(jī)械;2013年02期

7 ;渦輪增壓器工作葉片模鍛[J];機(jī)車車輛工藝;1966年06期

8 蔣國(guó)鑫;陶瓷轉(zhuǎn)子渦輪增壓器[J];江蘇陶瓷;1989年01期

9 邢世凱;李聚霞;陳立輝;;礦用車輛高功率柴油機(jī)可變幾何渦輪增壓器的設(shè)計(jì)與研究[J];礦山機(jī)械;2013年01期

10 倪春生;習(xí)綱;郭輝;丁鋒;;渦輪增壓器電動(dòng)廢氣門(mén)精確開(kāi)度控制的研究[J];上海汽車;2013年08期

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1 趙艷婷;殷勇;;柴油機(jī)渦輪增壓器模型的建立及應(yīng)用[A];2007年APC聯(lián)合學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

2 王文保;;談?wù)劀u輪增壓器的正確使用與維護(hù)[A];走中國(guó)特色農(nóng)業(yè)機(jī)械化道路——中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)2008年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2008年

3 閆武軍;;淺談柴油機(jī)渦輪增壓器的使用維護(hù)[A];機(jī)械疏浚專業(yè)委員會(huì)第十九次疏浚與吹填技術(shù)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)論文與技術(shù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)文集[C];2006年

4 齊國(guó)立;;柴油機(jī)渦輪增壓器的使用與維護(hù)[A];設(shè)備管理與維修實(shí)踐和探索論文集[C];2005年

5 徐立漢;;渦輪增壓器的常見(jiàn)故障與排除方法[A];全面建設(shè)小康社會(huì)：中國(guó)科技工作者的歷史責(zé)任——中國(guó)科協(xié)2003年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上）[C];2003年

6 楊帆;徐錦鋒;朱愛(ài)軍;高軍;;渦輪增壓器殼體用鑄造合金及生產(chǎn)工藝現(xiàn)狀[A];2011重慶市鑄造年會(huì)論文集[C];2011年

7 曹金宏;肖武;羅剛;;因渦輪增壓器失效導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)起火燃燒的質(zhì)量鑒定分析[A];湖北省內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)2009年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2009年

8 牟文凱;徐小力;吳國(guó)新;;機(jī)車渦輪增壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷方法研究[A];第八屆全國(guó)設(shè)備與維修工程學(xué)術(shù)會(huì)議、第十三屆全國(guó)設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

9 馮凱;謝永強(qiáng);郭志陽(yáng);;空氣潤(rùn)滑無(wú)油渦輪增壓器軸系設(shè)計(jì)及性能預(yù)測(cè)[A];第十一屆全國(guó)摩擦學(xué)大會(huì)論文集[C];2013年

10 郭龍立;;7-46渦輪增壓器維護(hù)與故障排除[A];合作 發(fā)展 創(chuàng)新——2008(太原)首屆中西部十二省市自治區(qū)有色金屬工業(yè)發(fā)展論壇論文集[C];2008年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 裘浙鋒;“露笑”打破船用渦輪增壓器國(guó)際壟斷[N];中國(guó)水運(yùn)報(bào);2007年

2 本報(bào)記者 王婷如;國(guó)內(nèi)企業(yè)突圍加速開(kāi)發(fā)自主渦輪增壓器[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2008年

3 劉東陽(yáng)邋鄧文 本報(bào)記者 李鳳發(fā);天雁公司：技改增強(qiáng)企業(yè)發(fā)展后勁[N];經(jīng)理日?qǐng)?bào);2008年

4 記者 岳琳;北京元業(yè)隆成功開(kāi)發(fā)電控渦輪增壓器[N];中國(guó)汽車報(bào);2000年

5 洪金;ABB瞄準(zhǔn)中國(guó)創(chuàng)建節(jié)約型社會(huì)商機(jī)[N];中國(guó)企業(yè)報(bào);2005年

6 趙三明;霍尼韋爾蓋瑞特渦輪增壓器亮相內(nèi)燃機(jī)展[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2006年

7 河北省農(nóng)機(jī)修造服務(wù)總站 童紅欣;如何安裝渦輪增壓器[N];河北科技報(bào);2009年

8 王磊;日本開(kāi)發(fā)出渦輪增壓器發(fā)電系統(tǒng)[N];中國(guó)船舶報(bào);2009年

9 記者 唐海強(qiáng);天雁公司 主打“低碳”牌[N];衡陽(yáng)日?qǐng)?bào);2010年

10 記者 劉穎;曼世界級(jí)制造中心落戶常州[N];中國(guó)船舶報(bào);2011年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 應(yīng)廣馳;渦輪增壓器的基礎(chǔ)激勵(lì)辨識(shí)和轉(zhuǎn)子動(dòng)力[D];上海交通大學(xué);2008年

2 應(yīng)廣馳;渦輪增壓器的基礎(chǔ)激勵(lì)辨識(shí)和轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)研究[D];上海交通大學(xué);2008年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 胡瑋;增壓直噴汽油機(jī)氣系統(tǒng)特性和控制策略研究[D];上海交通大學(xué);2015年

2 張莉莉;可變截面渦輪增壓器與柴油機(jī)的匹配研究[D];西安工程大學(xué);2016年

3 盧隆輝;車用可變截面渦輪增壓器轉(zhuǎn)子逆向設(shè)計(jì)及流場(chǎng)CFD研究[D];福州大學(xué);2014年

4 和法貴;渦輪增壓器噪聲數(shù)值仿真及實(shí)驗(yàn)研究[D];山東大學(xué);2016年

5 李玲嬌;渦輪增壓器熱鑄成型關(guān)鍵技術(shù)研究[D];江南大學(xué);2016年

6 朱逸飛;汽油機(jī)渦輪增壓器逆向設(shè)計(jì)研究[D];南京航空航天大學(xué);2008年

7 羅君杰;基于實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析的渦輪增壓器振動(dòng)研究[D];上海交通大學(xué);2010年

8 周長(zhǎng)濤;渦輪增壓器故障仿真與基于模式識(shí)別的嵌入式診斷系統(tǒng)的研究[D];北京交通大學(xué);2008年

9 李旺;渦輪增壓器動(dòng)態(tài)特性研究和結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D];上海交通大學(xué);2011年

10 何劉海;渦輪增壓器性能檢測(cè)與故障預(yù)測(cè)系統(tǒng)的研制[D];大連理工大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：741819