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

1、微型渦輪發(fā)動機具有尺寸小、推重比大及轉(zhuǎn)速高的優(yōu)點，在無人機領(lǐng)域得到廣泛應用。其渦輪動力系統(tǒng)在水利發(fā)電方面的研究開發(fā)成為目前新興能源領(lǐng)域的熱點，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)造復雜，葉間間隙小，傳統(tǒng)機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程十分復雜，工藝參數(shù)較多，在生產(chǎn)薄壁復雜件方面，產(chǎn)品缺陷較高。
　　本文以某

2、微型渦輪發(fā)動機渦輪為研究對象，針對微型渦輪復雜的薄壁葉形結(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，進行了渦輪鑄件的模具設(shè)計及優(yōu)化，采取左右開模，設(shè)計活塊進行渦輪葉片成型。根據(jù)微型渦輪的結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計渦輪澆注系統(tǒng)及工藝參數(shù)。采用ProCAST對鑄件進行充型-凝固數(shù)值模擬分析，利用溫度場、速度場及固相分

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。對其澆注系統(tǒng)進行優(yōu)化，采取添加4組拔模角度為-8°的對稱內(nèi)澆道進行渦輪鑄件補縮。對模殼預熱溫度、澆注速度及澆注溫度等澆注工藝參數(shù)進行優(yōu)化，其澆注溫度為1480℃~1500℃、澆注速度為40mm/s~50mm/s及模殼預熱溫度為950℃~1050℃。進行微型渦輪熔模鑄造工藝過程的方案設(shè)計，主要針對壓制蠟模和制作型殼工藝進行了設(shè)計及優(yōu)化。采取中溫蠟制作蠟模，型殼采用硅溶膠粘結(jié)劑，面層材