汽轮机转子城墙齿围带加工智能编程系统研究

随着工业汽轮机和大功率火电汽轮机订单的暴增,汽轮机的生产制造面临产能压力,提高工艺准备和生产制造的效率迫在眉睫。以汽轮机转子的城墙齿围带车削加工过程为研究对象,针对数控程序的编制方法进行了深入研究。分析了城墙齿围带的结构特征,梳理了加工工艺,研发了一种更加高效、可靠的智能化数控编程系统。编程人员使用该系统时,只需进行少量参数设定,系统即可基于转子二维装配模型自动识别城墙齿围带结构,输出加工程序。应用该系统后,数控程序的编制质量与速度得到了极大提高。研究成果可为机加工行业中有典型特征产品的高效智能化编程提供参考。

基于NX的转子T型叶根槽加工程序平台开发

目前的工艺技术下,转子T型叶根槽车削工艺较为复杂。利用NX二次开发技术,研究了T型叶根槽的模块化编程方法,开发了叶根槽加工程序平台。根据基于拓扑学的曲线编码规则,对叶根槽结构进行了曲线编码,实现了T型叶根槽结构的自动识别。按工步自动导入定制化的加工模板后,批量生成了车削刀轨。通过工步顺序对车削刀轨进行排序,最终实现了叶根槽加工程序的自动生成。该平台可以减少复杂的人工重复操作,提升数控程序编制效率。研究成果可为类似典型结构专用程序的开发提供参考。

灰铸铁钢锭模的材质与结构的优化

基于ABAQUS模拟了钢锭模工况下的热应力分布,并用正交试验法分析了材料热物参数和结构参数对热应力分布的影响。结果表明,降低材料的弹性模量和热膨胀系数、减小钢锭模内径和外表面换热系数、增加材料的导热系数,能够降低灰铸铁钢锭模外表面的横向拉应力,而在常用范围内模锭比的影响并不显著。

转炉水冷炉口的寿命分析与材质选择

基于ABAQUS对稳定工况下的水冷炉口进行了数值模拟,得到了温度、应力和应变随时间变化的函数。结果显示,水冷炉口内圆处长期受到交变应力的影响产生龟裂纹。通过分析塑性应变幅,预测了炉口的裂纹萌生位置。通过比较三种球铁材质炉口的成本及寿命,确定QT500-7为较理想的炉口材质。

铜包铝立式充芯连铸圆坯温度场数值模拟

建立了铜包铝立式充芯连铸圆坯的凝固传热数学模型,并应用有限元软件ProCAST模拟了它在不同冷却条件下的温度场,模拟结果与实验结果基本相符,可用于优化充芯连铸工艺参数。

钢锭模设计与应用进展

从材质与组织、热疲劳和结构优化等方面阐述了钢锭模技术的发展历史与现状,总结了钢锭模技术的发展方向,钢锭模制造技术需要开发新的材料并提出具有通用性的设计准则。

球铁钢锭模蚀坑与网裂失效分析

结合某军品项目进行研究,对激光快速成型预烧结喷管件进行高温烧结试验和还原气氛二步烧结试验,测试制件的各项性能,确定此喷管件是否有进行还原气氛二步烧结的必要,并对Mo粉末高温烧结机理进行理论分析,说明高温烧结改善坯体性能的原因。试验表明,经过还原气氛二步烧结的结构件才能达到某喷管的性能要求,且高温烧结理论分析解释了这一原因。

一种特种汽车铰接件的铸造工艺设计及优化

铰接件是特种汽车的关键零部件,在其铸造成形过程中,铰接件根部总会出现大的缩孔缺陷,严重影响铸件质量。本文基于ProCAST软件建立铰接件铸造成形仿真模型,分析铰接件充型、凝固过程,研究不同尺寸、形状的冒口对铰接件缩孔分布的影响规律。模拟结果表明,根据铸件结构设计的随形冒口对铰接件的缩孔消除影响最大,缩孔较初始方案减小了94.8%,铸件根部的缩孔由2.11 cm3减小到0.11 cm3,缩孔近似全部消除。进行X射线探伤,探测到的缩孔缺陷与模拟结果一致,可为后续实际生产提供指导。

重力与离心铸造机匣机加工性能差异原因分析

本文针对重力铸造钛合金中介机匣相比离心铸造机匣机加工性能差的工程问题,对比研究了重力和离心铸造机匣本体硬度、宏微观组织、气体元素含量等。结果表明重力铸造机匣本体较高的硬度、较小的铸造组织、较高的氮元素含量是造成机加工性能较差的主要原因。

盐雾环境中螺栓防腐蚀方法优选

采用电化学测试研究了环氧树脂,玻璃鳞片和热熔胶三种涂层对于碳钢螺栓的防腐蚀效果,并利用盐雾试验研究了锌丝与涂层联合保护方法的防腐蚀效果。结果表明:在三种螺栓防腐蚀涂层中,热熔胶涂层的防腐蚀性能优于玻璃鳞片涂层,而玻璃鳞片涂层的防腐蚀性能优于环氧树脂涂层;三种涂层与锌丝联合保护方法可使螺栓在48 h盐雾腐蚀试验中不受腐蚀,在72 h盐雾腐蚀试验中,热熔胶与锌丝联合保护方法的耐盐雾腐蚀性能最优;同时热熔胶涂层还具备施工简便,易于拆除等优点,为盐雾环境下螺栓防腐蚀提供了新途径。

某型汽轮机高压转子加工工艺研究

针对某型超超临界汽轮机高压转子结构复杂、加工难度大的问题,对该高压转子加工工艺难点进行了分析,确定了加工工艺流程,从转子车削装夹校调方案、T型槽加工工艺、末叶插入槽加工方法、联轴器孔加工精度等方面进行了分析,阐述了该高压转子加工方案的内容。测量结果显示采用该方案加工后的高压转子尺寸数据均满足设计要求。研究成果可为超超临界机组高压转子加工提供参考。

钛合金精密铸造型壳力学参数与应力模拟

为提升钛合金在型壳内冷却成形模拟的准确率,对铝矾土-硅溶胶型壳的抗弯弹性模量和平均线膨胀系数进行了测量,并基于ProCAST对钛合金骨架进行了应力模拟。受试样内部孔隙率的影响,弹性模量的测量结果差异较大,而热膨胀系数受此影响较小。模拟预测了铸造残余应力,并显示在铸件外围发生了铸造变形。测量结果验证了模拟的准确性。

基于ProCAST模拟的钛合金环形铸件缩孔预测

使用ProCAST软件对钛合金环形铸件铸造过程中的流场、温度场及缩孔分布进行了数值模拟。为验证模拟结果,根据模拟模型设计并开展了浇注试验。模拟结果显示,金属液流动过程平稳,铸件成形完整,缩孔呈条形分布在铸件中部的厚大环形热节区域。模拟和试验的缩孔结果吻合很好,说明数值模拟能准确预测钛合金铸件的缩孔分布,从而为工艺设计提供指导。

某种钛合金精密成形铸件铸造变形的数值模拟

目的基于Pro CAST,建立钛合金铸件铸造变形的模拟预测方法。方法以某板状钛合金铸件为例,模拟了充型凝固、型壳内冷却和脱壳后冷却3个过程,并分别对各过程进行了相应假设和参数设置。为验证模拟结果,根据模拟模型设计了浇注验证实验。结果铸件中间部位向外侧凸起,加强筋部位向内侧凹陷,和实验结果基本一致,变形量预测吻合度在60%~72%之间。结论通过合理设置模拟流程和材料参数模型,数值模拟可以预测钛合金铸件的变形规律,并为变形量预测提供重要参考。

两种铸造模拟软件在钛合金铸件研制中的应用对比

目的研究分析两种铸造模拟软件在钛合金铸件模拟方面的差异及准确性。方法利用华铸CAE和ProCast软件对某钛合金铸件的温度场、流场和缩孔缺陷进行数值模拟。为了验证模拟结果的准确性,进行实际浇注验证实验,并通过X射线探伤,检测缩孔缺陷的位置。结果华铸CAE网格剖分简单、计算时间快,但是模型边界拟合较差,ProCast软件网格划分复杂、计算时间较长,但是网格可以较好地反映模型形状,模型边界拟合较高。结论两种软件对温度场的模拟差异不大,凝固顺序基本一致,两种模拟软件的缩孔预测结果和实际缩孔位置吻合性都较好,说明两种数值模拟软件可以很好地预测钛合金铸件内缩孔分布。

精密铸造大型蜡模成形过程的数值模拟

基于Moldflow软件对某大型复杂蜡模的成形过程进行了数值模拟,并在同等工艺条件下通过注蜡试验评价计算准确性。选用的KC4017B造型蜡具有非牛顿流体特征。计算结果表明,流体前沿在行进至内环环面时出现了明显停滞,流动前沿温度突然降低,形成12处充填不足的区域。试验蜡模在相同位置也出现了充填不足的孔洞,验证了数值模拟的准确性。

金属/陶瓷粉末3D打印技术及其应用

3D打印技术以数字化、网络化、个性化、定制化特点被认为将推动第3次革命技术,金属/陶瓷粉末构件的3D打印技术是目前先进制造技术的重要发展方向。主要介绍了3D打印成形金属/陶瓷粉末技术及其在航空航天等领域的应用现状和展望;详述了3D打印用金属粉末制备方法及不同工艺下粉末的特点及适用范围,进而综述了3D打印用金属粉末设备的工作原理。最后,对该方向的研究进展进行总结,并对其发展前景和主要发展方向进行展望。

Ti-3Al-2.5V钛合金精密铸造浇注系统优化研究（英文）

利用数值模拟方法,研究了重力场和立式离心场下,不同浇注系统(顶-底、螺旋、径向和树形系统)Ti-3Al-2.5V钛合金铸件的充型和凝固过程及缩孔缺陷分布规律,并通过实际铸造实验,对铸件的机械性能及缩孔缺陷进行了检测。结果表明,重力场下的顶-底浇注系统氧含量波动范围大,不同浇注系统对合金力学性能影响不大,缩孔的模拟结果与实际铸造情况都吻合较好。相比而言,重力场下由于金属液的紊流更容易形成夹杂、钛豆、缩孔等缺陷,而离心场下由于离心力的作用,形成缩孔等缺陷的数量相对较少。

Ti-6Al-4V钛合金凝固组织的CAFE法模拟

利用ProCAST软件的CAFE模块模拟了Ti-6Al-4V合金的凝固晶粒组织,并采用精密铸造工艺制备阶梯试样来验证和评价模拟结果。模拟发现铸件表面晶粒呈柱状晶,到铸件心部转化成等轴晶,平均晶粒直径随着壁厚增加而增大,晶粒分布形态与试验结果一致。平均晶粒直径模拟结果与实际吻合率达80%~99%,符合工程应用预期。

钛合金精铸件工艺孔补焊变形规律预测及验证

为了掌握钛合金铸件补焊过程中的变形规律和应力分布,基于仿真分析和工艺试验结合的方法,开展了关键仿真参数的校核,对热输入的电压进行了实际测量并校核了双椭球热源模型,针对滑轨套筒铸件的工艺孔开展了不同补焊电流下铸件变形模拟及试验验证。结果表明,在焊接电流分别为100、150以及200 A时,铸件工艺孔附近的变形呈下凹趋势,变形量均约为0.1 mm。随着焊接电流增大,铸件的弧面中部变形量逐渐增大,由0.08 mm增至0.2 mm,这与Sysweld仿真预测的趋势一致。