本文以某燃氣輪機三級渦輪動葉片為研究對象,采用鎳基等軸晶高溫合金K435,對葉片在實際生產中常出現(xiàn)的縮松缺陷以及應力所導致的變形等現(xiàn)象進行了數(shù)值模擬分析,分析出鑄件在凝固中縮松產生的過程與原因以及所產生的應力與葉型尺寸變形的關系,提出了改進工藝,并進行了模擬與試驗,證明該新工藝可以減小了鑄件的“反弓”變形量及縮松缺陷。并且對生產中不常出現(xiàn)的熱裂缺陷的形成過程進行了研究。在利用三維實體造型軟件UG對三級渦輪動葉片進行實體建模的同時,探討了Procast軟件中的網格劃分功能對熔模鑄造型殼、石棉保溫層建模的作用,進行了建模工作,這對于模擬起著極為重要的作用。根據(jù)K435的成分,采用了相圖計算軟件Jmatpro對其性能參數(shù)進行了計算,并參考生產質檢數(shù)據(jù)、相近成分合金的數(shù)據(jù)等資料,在Procast中建立了模擬所需要的K435數(shù)據(jù)庫。并且采用等效的方法,確定了同樣是模擬所需的型殼性能參數(shù)。對鑄件凝固冷卻的過程,等效為數(shù)個冷卻模型,并為確定各冷卻模型的邊界條件做了測溫實驗,采用試錯法得到與實際相近的邊界條件。對于葉片生產的工藝參數(shù)進行必要的具體化處理,確定了型殼、石棉保溫層的初始條件。利用Procast對葉片的凝固過程的模擬,分析了葉型區(qū)域的凝固特點,認為葉片較薄的進氣邊與出氣邊率先凝固形成狹長的不易補縮的未凝固區(qū)是葉片中縮松缺陷出現(xiàn)的原因。并且,得出了葉片結構厚度不同導致凝固時間不同,葉片各部分在不同時間進入彈性狀態(tài)而導致葉片發(fā)生“反弓”變形的結論。分析熱裂傾向大與熱裂傾向小的區(qū)域的應力分布,認為在固相率處于90%左右的鑄件區(qū)域在承受較大的拉應力后易產生熱裂。根據(jù)所得結論,設計了加厚石棉保溫層這個新工藝,減少葉片縮松缺陷以及變形程度。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TK474.811
【部分圖文】：

有利于像三級渦輪動葉片這樣形狀復雜、式澆注，在鑄造過程中易產生飛濺、渦流、的容量、使用一次真空熔煉爐所需的成本、造工藝設計，充分利用轉包和熔煉室的空間級渦輪動葉片的 2.5 倍質量，理論上可以用同時澆注兩片的布局，降低了單位質量鑄導致的能量損耗和成本，并且提高單位質量并結合葉片有關資料，使用 UG 軟件對三級綠色部分為三級渦輪動葉片蠟模模型，銀產時分別制模，然后在粘結成為一體。澆冒作用是在型殼燒結制成后，防止由于型殼邊件出現(xiàn)砂眼、夾雜。采用模數(shù)法設計的冒口使得在冒口出產生很大的熱節(jié)，冒口處金屬孔縮松出現(xiàn)在冒口處而不是鑄件處，鑄件冷鑄件的質量。

圖 2-2 型殼模型外部及內部展示圖的網格剖分原則適量多些。網格的數(shù)量越多，模擬過程的計貼切。但是，大量的網格勢必會使計算時間的多些，這樣既可以提高精度，又可以加快出的計算精度、計算速度與網格數(shù)量的關系數(shù)量關系，為明顯的凸函數(shù)圖像。故在網格數(shù)量已經對計算精度的改變已影響不大。圖，為明顯的凹函數(shù)圖像。故網格數(shù)量在較低在網格數(shù)量達到一定數(shù)量級時才會使計算時素，選擇 P 點下的網格數(shù)量，實現(xiàn)在兩種因

圖 2-2 型殼模型外部及內部展示圖的網格剖分原則量多些。網格的數(shù)量越多，模擬過程的計算切。但是，大量的網格勢必會使計算時間變多些，這樣既可以提高精度，又可以加快計算的計算精度、計算速度與網格數(shù)量的關系圖量關系，為明顯的凸函數(shù)圖像。故在網格數(shù)量已經對計算精度的改變已影響不大。圖中為明顯的凹函數(shù)圖像。故網格數(shù)量在較低的網格數(shù)量達到一定數(shù)量級時才會使計算時間，選擇 P 點下的網格數(shù)量，實現(xiàn)在兩種因素作
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本文編號：2841927