某微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪熔模鑄造數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化.pdf

1、微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)具有尺寸小、推重比大及轉(zhuǎn)速高的優(yōu)點(diǎn)，在無(wú)人機(jī)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。其渦輪動(dòng)力系統(tǒng)在水利發(fā)電方面的研究開(kāi)發(fā)成為目前新興能源領(lǐng)域的熱點(diǎn)，所以微型渦輪轉(zhuǎn)子的制造是重中之重。由于微型渦輪葉片型面構(gòu)造復(fù)雜，葉間間隙小，傳統(tǒng)機(jī)械加工制造十分困難，采用熔模鑄造方法能夠完成微型渦輪整體成型。而且熔模鑄造在零件精度、表面粗糙度上優(yōu)于其他鑄造方法，但是熔模鑄造工藝過(guò)程十分復(fù)雜，工藝參數(shù)較多，在生產(chǎn)薄壁復(fù)雜件方面，產(chǎn)品缺陷較高。
　　本文以某

2、微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪為研究對(duì)象，針對(duì)微型渦輪復(fù)雜的薄壁葉形結(jié)構(gòu)，采取熔模精密鑄造方式。目的在于提高渦輪鑄件表面質(zhì)量，減少渦輪鑄件內(nèi)部縮松、縮孔及澆不足的缺陷。主要開(kāi)展如下內(nèi)容：完成了渦輪鑄件的三維構(gòu)造圖，確定渦輪鑄件的加工余量及渦輪鑄件圖，進(jìn)行了渦輪鑄件的模具設(shè)計(jì)及優(yōu)化，采取左右開(kāi)模，設(shè)計(jì)活塊進(jìn)行渦輪葉片成型。根據(jù)微型渦輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)渦輪澆注系統(tǒng)及工藝參數(shù)。采用ProCAST對(duì)鑄件進(jìn)行充型-凝固數(shù)值模擬分析，利用溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)及固相分

3、數(shù)的分析結(jié)果，判斷鑄件可能產(chǎn)生縮松、縮孔及澆不足等缺陷。對(duì)其澆注系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，采取添加4組拔模角度為-8°的對(duì)稱內(nèi)澆道進(jìn)行渦輪鑄件補(bǔ)縮。對(duì)模殼預(yù)熱溫度、澆注速度及澆注溫度等澆注工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，其澆注溫度為1480℃~1500℃、澆注速度為40mm/s~50mm/s及模殼預(yù)熱溫度為950℃~1050℃。進(jìn)行微型渦輪熔模鑄造工藝過(guò)程的方案設(shè)計(jì)，主要針對(duì)壓制蠟?zāi)：椭谱餍蜌すに囘M(jìn)行了設(shè)計(jì)及優(yōu)化。采取中溫蠟制作蠟?zāi)?，型殼采用硅溶膠粘結(jié)劑，面層材