Ni基合金薄壁环形铸件熔模精密铸造成型工艺的研究

发布时间：2020-10-23 01:37

　　 新型航空航天型号对发动机的推重比及运行的稳定性提出了更高的要求,因而大量结构复杂的精密薄壁铸件在航空航天乃至各个领域被广泛使用。本论文研究应用于航空发动机领域的K4169合金机匣类薄壁环形铸件,在工作过程中承受较大应力和较高温度。此类铸件结构复杂,铸件尺寸大,壁厚薄,壁厚悬殊,热节点多,是典型的大型复杂整体薄壁精铸件。研究中使用数值模拟技术对此薄壁环形铸件在1430℃、1450℃、1470℃温度下,铸造过程中的温度场、流动场以及铸造缺陷进行模拟分析。结果表明,所设计的浇注系统,在三种浇注温度下,都能够平稳充型,并且充型状态良好,没有浇不足和冷隔缺陷的出现;浇注系统、冒口系统、补缩通道设置合理,使铸件基本能够实顺序凝固,可以杜绝大面积缩孔、缩松的出现;但在三种温度下,发现在外环凸耳处以及支板与流道内环交界面处出现冶金缺陷。针对模拟结果和初步试验中铸件出现的缺陷,分别对浇注温度,浇冒口系统,以及型壳保温方式进行试验研究,对比分析各方案对铸件缺陷的影响,进而得到合理的铸造工艺方案。结果显示,浇注温度为1510℃时,既能够满足铸件充型要求,且相关铸造缺陷数量较少;在凸耳处增加加强筋以及使用相对较薄的保温棉可以有效的控制凸耳根部裂纹及缩孔缺陷的产生。同时,对相关铸件尺寸精度、机械性能及微观组织进行分析研究,相关结果满足产品要求。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：V261.31
【部分图文】：

零件复杂度没有限制，但必须采用更成熟的高温合金材料造出的零件具有良好的物理性能；实施的数值模拟能够提升工艺质量，提供工效，从而控制完全能够生产出大型且复杂的薄壁铸件，同时还能达到极可以大大减轻零件重量以及机械加工成本。，因为现实要求和实际需要，对航空发动机以及燃气轮机越高，所以对零部件耐高温性提出了更高要求。为了能够特定环境下的要求，提升高温合金性能的同时，大大加大难度以及加工成本，在此背景下，高温合金精密熔模铸件提升[7]。高温合金铸造技术的不断发展，已经能够生产出尺寸精度合化学性能满足使用要求的紧密铸件，如今铸造高温合金已大合金的应用，如图 1-1[11]。

只有 50 多年的历史[12]。造行业在各个相关技术的不断进步，使熔模铸造技术飞速发术应用于工业领域开始，熔模铸造工艺的涉及的相关技术，三维造型技术，物理学，化学领域都有了突飞猛进的进步[9]的支持下，新材料的研发、先进工艺应用、自动化程度高的用，使古老的技术从新换发活力，造福于人类生活的方方面模铸造方法生产的铸件，有较高的尺寸精度，机械加工余量成后的成品零件仍保持大部分的铸件原始表面，相比于其他以大大减少铸件加工时间以及机械加工刀具磨损费用，降低且熔模铸造方法适用性很强，适用于各种复杂结构，尤其适、机加工比较困难的高温合金材料。材料的使用和缺陷控制技术的发展，使得铸件的力学性能也造技术已经可以满足更为精密，机构更为复杂铸件的设计要材料、物理以及化学等多个学科的综合技术，整个工艺流程图 1-2 所示[13,14]。

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文壁复杂铸件特点航空、航天领域的发展备受世界瞩目，与其相关的装备研制展，但同时对其要求也日趋严苛，所以无论是对铸件的结构出了更高要求，如大型薄壁机匣类零件，如图 1-3，主要表量化和整体化[15,16]。薄壁铸件一般具有以下特点：结构复杂：一些铸件在设计时比较复杂，所以无法采用常壁厚薄：其壁面厚一般为 2mm，且厚度变化剧烈，铸造过精密化：由于铸件壁厚较薄，加工余量较小。
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本文编号：2852376