導流葉輪熔模鑄造數(shù)值模擬和工藝優(yōu)化.pdf

1、鋁合金作為一種優(yōu)良的鑄造材料，廣泛應用于航空航天汽車等領域，尤其其輕量化的特性，不僅在能源方面，還在安全、環(huán)境等方面，起著至關重要的作用。鋁合金熔模精密鑄造作為一種先進的材料成型工藝，其成型的鑄件在表面質量和尺寸精度方面相比于傳統(tǒng)鑄造工藝鑄件有著明顯的優(yōu)勢，因此，鋁合金熔模鑄造工藝正持續(xù)受到關注。由于熔模精密鑄造工藝復雜工序繁多，實際生產過程中，待成型件特別是形狀復雜的薄壁零件，生產周期長，成品率不高。因此，借助計算機數(shù)值模擬技術對鑄件

2、澆注過程進行模擬是一種行之有效的科學方法。本文以A356鋁合金導流葉輪熔模鑄造工藝為研究對象，運用數(shù)值模擬軟件ProCAST對澆注過程進行設計和優(yōu)化，減少鑄件缺陷，并通過實際澆注來檢驗優(yōu)化結果。
　　首先分析了鑄件的結構特征和工作環(huán)境，并對初始工藝方案進行數(shù)值模擬，結果發(fā)現(xiàn)，雖然充型過程總體平穩(wěn)有序，但是在凝固過程中由于導流葉輪薄壁處過薄，凝固順序優(yōu)先，此部分的熔液過早失去流動能力，因此鑄件底部部分難以得到補縮，出現(xiàn)了一片呈環(huán)形狀

3、分布的縮孔縮松缺陷，在改變澆注工藝參數(shù)，多次模擬后，這種缺陷依舊沒有得到解決。
　　然后，對澆注系統(tǒng)進行了重新設計和優(yōu)化，設計了一套較為復雜的階梯式澆注系統(tǒng)。通過模擬結果表明，在此工藝方案下，鑄件的缺陷主要集中在澆注系統(tǒng)部分，鑄件的整體只出現(xiàn)了少量的縮孔縮松缺陷。以縮孔縮松分布和最大有效應力作為參考指標，以澆注溫度、型殼預熱溫度、澆注速度為變量，做數(shù)值模擬正交試驗。正交試驗結果表明，最佳澆注工藝參數(shù)組合為：澆注溫度750℃、型殼預

4、熱溫度500℃、澆注速度80mm/s。在此澆注工藝參數(shù)下，導流葉輪得到了最佳表面質量，整體無任何缺陷。
　　最后，通過實際澆注過程來驗證階梯式澆注系統(tǒng)和澆注工藝參數(shù)組合的可行性。整個實驗過程包括（1）蠟模的制作：以中溫蠟為材料，合理的壓注參數(shù)得到質量良好的蠟模。（2）型殼的制備：選擇硅溶膠作為粘結劑，石英玻璃為面耐火型材，選用鋁礬土作為背層耐火材料，制定了4層型殼，然后對型殼進行涂料、撒砂、干燥硬化處理，獲得了質量良好的型殼。（3