钛合金叶轮快速熔模铸造工艺研究

发布时间：2022-06-03 19:48

　　钛合金零件快速制造技术,是制造业长期关注的课题。特别是满足型号项目需求的复杂钛合金零件,其研发费用高、周期长、性能指标难以保证。成为近年3D打印技术的研究热点。本文对国外船用钛合金叶轮的开发,进行快速铸造工艺研究。首先,围绕钛合金铸造缺陷,选择数值计算软件,对缺陷计算判据进行了分析。设计了两种浇注系统,通过仿真揭示缺陷分布与铸件质量关系。为保证铸件质量,针对常规浇注工艺参数范围,进行优化。为快速铸造工艺实践,提供了较优的浇注工艺方案。其次,研究了采用激光选区烧结技术制备聚苯乙烯原型件工艺。使用正交实验法分析了预热温度、激光功率、扫描速度、扫描间距和分层厚度对制件尺寸精度的影响,确定了较优的工艺参数组合。围绕铸件设计要求,对其原型质量要求不同的表面,采取不同措施,制备出满足工艺要求的原型。最后结合浇注系统优化结果,采用双铸件组树方案制备出合格型壳。在真空度小于0.4Pa的环境中进行重力浇注,通过清理、浇冒口切除、热等静压、退火处理等工序获得叶轮铸件。经过X射线检测、随炉试棒机械性能分析表明:铸件性能指标满足设计标准要求。验证了钛合金叶轮快速熔模铸造工艺的可行性。 

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 熔模铸造国内外研究现状
        1.2.1 熔模铸造国外研究现状
        1.2.2 熔模铸造国内研究现状
    1.3 聚苯乙烯的选择性激光烧结技术
        1.3.1 SLS技术成型特点及应用
        1.3.2 聚苯乙烯简介
        1.3.3 选择性激光烧结PS粉末基础理论
    1.4 快速铸造技术
    1.5 快速熔模铸造
        1.5.1 快速熔模铸造概述
        1.5.2 快速熔模铸造的应用
    1.6 本文研究内容、技术路线及章节安排
        1.6.1 本文研究内容
        1.6.2 技术路线及章节安排
2 熔模铸造数值模拟理论基础
    2.1 铸造数值模拟概述
    2.2 充型过程数值理论
    2.3 凝固过程数值理论
        2.3.1 传热方式
        2.3.2 结晶潜热的处理
        2.3.3 铸造残余应力理论
    2.4 缩孔缩松预测方法
    2.5 数值模拟软件ProCAST
        2.5.1 铸造仿真软件的选用
        2.5.2 ProCAST的功能模块与模拟流程
    2.6 本章小结
3 叶轮熔模铸造数值模拟分析
    3.1 叶轮初始浇注方案
    3.2 叶轮初始浇注系统前处理设置
        3.2.1 网格划分
        3.2.2 材料热物性参数设定
        3.2.3 工艺参数设置
    3.3 初始方案模拟结果分析
        3.3.1 充型过程
        3.3.2 凝固过程
        3.3.3 缩孔缩松
    3.4 浇注系统优化与模拟分析
        3.4.1 浇注系统优化
        3.4.2 充型过程
        3.4.3 凝固过程
        3.4.4 缩孔缩松分布
    3.5 两种浇注系统的对比分析
    3.6 浇注工艺参数优化
        3.6.1 试验方法
        3.6.2 工艺参数优化方案
    3.7 本章小结
4 聚苯乙烯原型的激光烧结工艺研究
    4.1 影响SLS制件成型质量的工艺参数
        4.1.1 预热温度分析
        4.1.2 激光功率选择
        4.1.3 扫描间距分析
        4.1.4 扫描速度影响
        4.1.5 分层厚度影响
        4.1.6 扫描方式选择
    4.2 工艺参数优化
        4.2.1 实验方法
        4.2.2 工艺参数优化方案
    4.3 原型件精度测试
    4.4 本章小结
5 叶轮快速熔模铸造工艺验证
    5.1 浸蜡处理
    5.2 组树
    5.3 型壳制作
        5.3.1 耐火材料
        5.3.2 黏结剂
        5.3.3 型壳涂挂与干燥
        5.3.4 脱蜡和焙烧
    5.4 合金熔炼与浇注
        5.4.1 钛合金熔炼
        5.4.2 钛合金浇注
    5.5 后处理
        5.5.1 铸件清理
        5.5.2 热等静压
        5.5.3 退火
    5.6 力学性能分析
    5.7 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]精密铸造0Cr17Ni4Cu3Nb不锈钢航空发动机零件[J]. 黄静,马原,王明杰,王晔,吉泽升.  特种铸造及有色合金. 2019(02)
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博士论文
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硕士论文
[1]选择性激光烧结PS/PET/GF三元复合材料成型工艺研究[D]. 陈梦瑶.西安科技大学 2018
[2]基于增材制造的复杂零件快速铸造工艺与数值模拟研究[D]. 徐文博.西安科技大学 2018
[3]基于选择性激光烧结的聚苯乙烯成型工艺研究[D]. 吴晓勇.电子科技大学 2018
[4]双耳楔形线夹的熔模铸造工艺研究开发[D]. 沈俊超.山东大学 2017
[5]基于选区激光烧结的聚苯乙烯/碳纤维材料增强工艺研究[D]. 赵贞慧.西安科技大学 2017
[6]选择性激光烧结聚苯乙烯/玻璃纤维复合材料及成型工艺研究[D]. 龚林.西安科技大学 2017
[7]用于选择性激光烧结高分子材料的制备与成型研究[D]. 齐迪.青岛科技大学 2016
[8]激光选区烧结设备改进及人工胫骨垫片设计与制造研究[D]. 郑潇剑.华南理工大学 2015
[9]糖基粉末激光烧结成形工艺研究[D]. 姚旭盛.西安科技大学 2014
[10]QT450-10过桥箱铸造工艺数值模拟及其优化设计[D]. 贾芬.合肥工业大学 2014



本文编号：3653373