基于ProCAST的大型薄壁机匣件整体熔模铸造工艺研究

为了实现大型薄壁机匣件的整体熔模铸造和获得高质量的铸件,运用ProCAST软件对一种大型薄壁机匣件的整体熔模铸造工艺方案进行数值模拟,通过对充型、凝固过程以及温度场分布的分析,发现浇注后的铸件在内、外环侧面及支板的根部易出现缩孔、缩松缺陷。经过优化设计,通过采取在浇注系统浇冒口处包裹保温毡和提高型壳预热温度等措施,较好地避免了上述铸造缺陷的产生,提高了成品率,获得了较高致密度的机匣铸件。

机匣件真空熔模铸造的数值模拟

涡轮发动机机匣整体铸造时,由于型壳直径大,形状复杂,极易出现缩孔缩松缺陷。为了改进其工艺方案,采用商用软件ProCAST建立了该件真空熔模铸造过程的数学模型和物理模型,考虑装炉方式,对充型、凝固过程中的流场、温度场演变及缩孔缩松形成过程进行了仿真,并用实验验证了计算的正确性。对不同工艺方案下铸件缩孔缩松缺陷的形成进行了模拟,计算结果显示,830℃不垫砂预热后浇注产生的缩孔缩松较多,1 100℃垫砂预热浇注产生的缩孔缩松很少。根据计算结果可以预测后者为较优工艺,有利于减少缺陷,提高成品率。

基于数值模拟和砂型3D打印的机匣整体重力铸造工艺研究

机匣具有内腔复杂、壁薄等特征,传统工艺方法难以在短期内对其进行整体铸造和性能验证。本文结合ProCAST数值模拟软件和砂型3D打印方法对其进行整体铸造工艺研究。模拟仿真得出:720℃浇注初温下,浇注8 s,铸件成形效果良好,充型平稳且顺序凝固。整体凝固达到46%时,铸件主体区域已凝固完毕,无孤立液相区,可有效避免缩孔类缺陷的产生。随后用砂型3D打印方法试制铸件,试制周期有效缩短至原时间的1/4。通过X-Ray与尺寸精度检测显示:铸件形状完整、无气孔和明显缺陷,尺寸精度符合标准,试制结果与仿真结果一致。

K439B高温合金薄壁机匣试验件熔模精铸缺陷预测与工艺优化研究

本文针对800℃可焊K439B铸造高温合金机匣试验件,采用ProCAST软件,利用基于Darcy定律发展的宏微观耦合缩孔、缩松模型对试验件熔模铸造的充型、凝固过程中的温度场和固相分数进行了数值模拟。结果表明,壁厚较薄铸件底部在凝固过程中存在孤立液相区,从而形成缩松、缩孔缺陷。进一步通过添加补缩浇道设计了新的工艺方案,模拟结果表明,采用8根补缩浇道的方案可消除缩松和缩孔缺陷。采用该优化方案,进行了机匣试验件实际浇注,获得了冶金质量良好的铸件。

承力机匣气腔精密铸造技术研究

对某型承力机匣气腔成型技术进行研究,确定了借助陶瓷型芯形成承力机匣气腔。针对陶瓷型芯成型和使用技术进行了一系列工艺的研究和探索,合理设计了所用陶瓷型芯的结构,确定了生产用陶瓷型芯、可行的工艺方法和工艺参数,成功铸造出了气腔尺寸和表面质量满足使用要求的承力机匣整体精铸件。