导流室铸造过程的数值模拟及工艺优化

发布时间：2020-12-26 00:23

　　导流室是潮汐能发电设备的关键部件，所用材料为CD-4MCu双相不锈钢，因其结构复杂且壁厚不均匀，所以采用砂型重力铸造的方法生产。该铸件在凝固过程中易产生热裂、内应力过大和缩孔缩松等铸造缺陷，废品率较高，为了减少铸造缺陷，提高铸件质量，本文设计了导流室铸造工艺，并采用ProCAST软件对导流室铸件的凝固过程进行计算机数值模拟，优化了浇注温度、充型时间和冷铁工艺，消除了缩孔、缩松和热裂等铸造缺陷。首先，研究了浇注温度对铸件凝固及缺陷的影响。通过在浇注温度为1580℃、充型时间为30s的条件下进行模拟计算，发现导流室铸件叶片与内外圈交叉处的热裂倾向非常严重，铸件凝固后叶片和加强圈变形严重，且铸件底部存在缩松缺陷。在充型时间保持30s不变的前提下，分别将浇注温度调至1550℃和1520℃进行模拟计算，对三组实验结果对比分析，导流室铸件的热裂倾向、应力和应变均随浇注温度的降低而增加，但变化幅度很小，而铸件的缩松缺陷几乎没有发生变化。其次，研究了充型时间对铸件凝固及缺陷的影响。在浇注温度维持1580℃不变的条件下，将充型时间30s分别调至60s和20s进行模拟计算，对三组实验结果对比分析，充型时间... 

【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

导流室部件结构和铸造工艺图

哈尔滨理工大学工学硕士学位论文实现定向凝固。根据导流室铸件的模数和补缩距离，可以计数量。为保证铸件充型平稳，采用底注开放式浇注系统，在片和加强圈部位设置内交口，可以减小加强圈变形开裂的倾口的质量计算出直浇道、横浇道和内交口的截面积。室铸造过程数值模拟前处理元网格划分铸件的体积较大，结合网格剖分基本原理，并根据实验用计对铸件进行网格剖分，节点数为 415983 个，网格数为 如图 2-2 所示。

.4 边界条件的设置实验所用到的边界条件有：温度（temperature），浇注温度为 1580℃；散heat），设置为空冷；速度（velocity），充型时间设为 30s；位移isplacement），固定除沙箱除顶面以外其他所有面，位移设为 0。.5 初始条件设置本实验中初始条件指各个部分的初始温度，金属液初始温度 1580℃，铸型铁初始温度定为室温 25℃。.6 铸件关键部位设置热电偶根据前期对导流室铸造工艺数值模拟的研究基础，发现导流室铸件热裂的主要集中在叶片与内外圈交叉处，即铸壁接头。因此，在这些关键的部位热电偶，考察这些部位的冷却速度，从而为分析热裂产生的原因，提供可依据。图 2-3 为导流室铸件中热电偶的设置位置。

【参考文献】：
期刊论文
[1]计算机模拟在压铸技术中的应用现状分析[J]. 王栓强,宋敏.  软件导刊. 2013(01)
[2]散热片砂型铸造过程的数值模拟[J]. 王广太.  特种铸造及有色合金. 2013(01)
[3]国内汽车发动机缸体铸件铸造技术发展趋势[J]. 吴殿杰.  现代铸铁. 2012(S2)
[4]浅析我国的新能源发电[J]. 张铮,赵一心.  科技资讯. 2012(26)
[5]铸造数值模拟技术在消失模铸造中的应用现状及分析[J]. 吕克华,李增民,李立新,吴丽娟.  铸造设备与工艺. 2012(04)
[6]STL实体的有限差分网格高效剖分算法[J]. 王跃平,薛祥.  哈尔滨工业大学学报. 2012(05)
[7]基于AnyCasting排气歧管砂型铸造数值模拟及试验研究[J]. 陈勇,杨湘杰.  铸造. 2009(03)
[8]双向蒙特卡罗法模拟参与性介质中的辐射换热[J]. 帅永,董士奎,刘林华,谈和平.  工程热物理学报. 2006(01)
[9]固相烧结后期晶粒和气孔拓扑生长演化的二维相场模拟[J]. 景晓宁,赵建华,何陵辉.  材料科学与工程学报. 2003(02)
[10]浅谈上海应开发利用潮汐能源[J]. 郭成涛.  华东电力. 2000(05)

博士论文
[1]金属凝固过程微观模拟研究[D]. 王同敏.大连理工大学 2000

硕士论文
[1]固溶处理及Mn、Si、RE对双相不锈钢组织和性能的影响[D]. 陈红艳.哈尔滨理工大学 2012
[2]厚大断面球铁件凝固过程的数值模拟[D]. 周雪.哈尔滨理工大学 2011
[3]导风叶轮低压铸造有限元模拟[D]. 崔浩.西安理工大学 2007



本文编号：2938667