风机叶轮的低压铸造工艺模拟研究和模具设计
发布时间：2021-10-06 18:06
本文以某轨道车牵引电机通风机上的铝合金叶轮铸件为研究对象,对该叶轮铸件实际生产过程中存在的铸造缺陷进行分析,利用铸造模拟软件ProCAST对叶轮铸件充型和凝固过程进行了模拟分析,结合铸件采用现行工艺出现的主要铸造缺陷,提出了相应的改进方案。通过四因素四水平的正交试验,研究了浇注温度、充型压力、模具预热温度、金属型壁厚对叶轮铸件充型和凝固过程的影响,得到了一组最优工艺参数。利用三维造型软件UG10.0设计了该叶轮铸件的低压铸造模具。该叶轮铸件采用现行工艺,在实际生产中出现的主要铸造缺陷有:叶片厚壁部位存在直径约12mm的缩孔,此类缩孔缺陷是叶轮铸件报废的主要原因,约占废品的80%左右;部分铸件叶片尖角处存在浇不足缺陷;叶片薄壁尖角与轮盖相接处有时会出现氧化夹渣。本文首先对叶轮铸件采用现行低压铸造工艺的充型和凝固过程进行了模拟计算分析。充型过程模拟分析结果显示:叶片薄壁尖角处产生浇不足缺陷的风险较高;叶片尖角和轮盖上部在充型过程中金属液与空气接触时间较长,产生氧化夹渣的倾向大。凝固过程分析结果显示:凝固过程中砂芯温度较高,叶片厚大部位凝固时间长,凝固后期形成孤立液相区...
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
叶轮三维实体模型图
山东建筑大学硕士学位论文-9-第2章叶轮铸件现行工艺及主要问题2.1叶轮铸件结构特点及工况分析2.1.1叶轮铸件结构特点叶轮为某轨道车牵引电机通风机上的核心部件，三维实体模型如图2.1所示，2.2为叶轮实际铸件。叶轮铸件是由轮盘、轮盖、轮毂和12片均布叶片组成的整体式铸件，叶片平均壁厚约5.5mm，形状不规则，厚度不均匀，叶片结构如图2.3所示，最大壁厚为14mm，最小壁厚为2mm。叶轮铸件材料为ZL114A铸造铝合金。叶轮的零件轮廓尺寸为Ф690mm×280mm，铸件重量约为30kg，轮盘厚度为12mm，轮盖厚度为7mm，轮毂直径为Ф170mm，轮毂通孔直径为Ф88mm。（a）三维实体（b）对称剖切图2.1叶轮铸件结构图图2.2实际叶轮铸件
山东建筑大学硕士学位论文-9-第2章叶轮铸件现行工艺及主要问题2.1叶轮铸件结构特点及工况分析2.1.1叶轮铸件结构特点叶轮为某轨道车牵引电机通风机上的核心部件，三维实体模型如图2.1所示，2.2为叶轮实际铸件。叶轮铸件是由轮盘、轮盖、轮毂和12片均布叶片组成的整体式铸件，叶片平均壁厚约5.5mm，形状不规则，厚度不均匀，叶片结构如图2.3所示，最大壁厚为14mm，最小壁厚为2mm。叶轮铸件材料为ZL114A铸造铝合金。叶轮的零件轮廓尺寸为Ф690mm×280mm，铸件重量约为30kg，轮盘厚度为12mm，轮盖厚度为7mm，轮毂直径为Ф170mm，轮毂通孔直径为Ф88mm。（a）三维实体（b）对称剖切图2.1叶轮铸件结构图图2.2实际叶轮铸件
【参考文献】：
期刊论文
[1]高导热铝合金的开发与研究进展[J]. 王慧,李元东,罗晓梅,毕广利,马颖. 铸造. 2019(10)
[2]铸造充型过程数值模拟技术的研究现状与展望[J]. 阚精诚,刘继广,杨友文,方晓刚. 热加工工艺. 2019(13)
[3]两种国产铸造数值模拟软件的应用[J]. 傅骏,肖方志,翟开华,王兴芳,聂君. 铸造技术. 2017(08)
[4]数值模拟技术在充型凝固过程中的应用[J]. 郭红星,杨志强. 铸造技术. 2016(12)
[5]中国低压铸造装备技术的发展与展望[J]. 康敬乐,丁苏沛,孙剑飞,毕维生,张虎,郝启堂,章旭霞,李建平. 中国铸造装备与技术. 2016(04)
[6]铸造充型过程数值模拟技术的发展及现状评述[J]. 刘东戎,杨智鹏,王丽萍,郭二军. 哈尔滨理工大学学报. 2016(03)
[7]基于有限元法的熔模铸造过程温度场模拟软件自主开发[J]. 曹流,廖敦明,曹腊梅,谷怀鹏,陈涛,庞盛永. 铸造. 2014(12)
[8]ZA合金枝晶臂间距的研究进展[J]. 刘敬福,李荣德. 铸造. 2013(10)
[9]Production of A356 aluminum alloy wheels by thixo-forging combined with a low superheat casting process[J]. Wang Shuncheng,Cai Chang,Zheng Kaihong,Qi Wenjun. China Foundry. 2013(05)
[10]孔洞对铸造铝合金疲劳性能的影响[J]. 莫德锋,何国求,胡正飞,张卫华. 材料工程. 2010(07)
本文编号：3420497
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
叶轮三维实体模型图
山东建筑大学硕士学位论文-9-第2章叶轮铸件现行工艺及主要问题2.1叶轮铸件结构特点及工况分析2.1.1叶轮铸件结构特点叶轮为某轨道车牵引电机通风机上的核心部件，三维实体模型如图2.1所示，2.2为叶轮实际铸件。叶轮铸件是由轮盘、轮盖、轮毂和12片均布叶片组成的整体式铸件，叶片平均壁厚约5.5mm，形状不规则，厚度不均匀，叶片结构如图2.3所示，最大壁厚为14mm，最小壁厚为2mm。叶轮铸件材料为ZL114A铸造铝合金。叶轮的零件轮廓尺寸为Ф690mm×280mm，铸件重量约为30kg，轮盘厚度为12mm，轮盖厚度为7mm，轮毂直径为Ф170mm，轮毂通孔直径为Ф88mm。（a）三维实体（b）对称剖切图2.1叶轮铸件结构图图2.2实际叶轮铸件
山东建筑大学硕士学位论文-9-第2章叶轮铸件现行工艺及主要问题2.1叶轮铸件结构特点及工况分析2.1.1叶轮铸件结构特点叶轮为某轨道车牵引电机通风机上的核心部件，三维实体模型如图2.1所示，2.2为叶轮实际铸件。叶轮铸件是由轮盘、轮盖、轮毂和12片均布叶片组成的整体式铸件，叶片平均壁厚约5.5mm，形状不规则，厚度不均匀，叶片结构如图2.3所示，最大壁厚为14mm，最小壁厚为2mm。叶轮铸件材料为ZL114A铸造铝合金。叶轮的零件轮廓尺寸为Ф690mm×280mm，铸件重量约为30kg，轮盘厚度为12mm，轮盖厚度为7mm，轮毂直径为Ф170mm，轮毂通孔直径为Ф88mm。（a）三维实体（b）对称剖切图2.1叶轮铸件结构图图2.2实际叶轮铸件
【参考文献】：
期刊论文
[1]高导热铝合金的开发与研究进展[J]. 王慧,李元东,罗晓梅,毕广利,马颖. 铸造. 2019(10)
[2]铸造充型过程数值模拟技术的研究现状与展望[J]. 阚精诚,刘继广,杨友文,方晓刚. 热加工工艺. 2019(13)
[3]两种国产铸造数值模拟软件的应用[J]. 傅骏,肖方志,翟开华,王兴芳,聂君. 铸造技术. 2017(08)
[4]数值模拟技术在充型凝固过程中的应用[J]. 郭红星,杨志强. 铸造技术. 2016(12)
[5]中国低压铸造装备技术的发展与展望[J]. 康敬乐,丁苏沛,孙剑飞,毕维生,张虎,郝启堂,章旭霞,李建平. 中国铸造装备与技术. 2016(04)
[6]铸造充型过程数值模拟技术的发展及现状评述[J]. 刘东戎,杨智鹏,王丽萍,郭二军. 哈尔滨理工大学学报. 2016(03)
[7]基于有限元法的熔模铸造过程温度场模拟软件自主开发[J]. 曹流,廖敦明,曹腊梅,谷怀鹏,陈涛,庞盛永. 铸造. 2014(12)
[8]ZA合金枝晶臂间距的研究进展[J]. 刘敬福,李荣德. 铸造. 2013(10)
[9]Production of A356 aluminum alloy wheels by thixo-forging combined with a low superheat casting process[J]. Wang Shuncheng,Cai Chang,Zheng Kaihong,Qi Wenjun. China Foundry. 2013(05)
[10]孔洞对铸造铝合金疲劳性能的影响[J]. 莫德锋,何国求,胡正飞,张卫华. 材料工程. 2010(07)
本文编号：3420497
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