熔模鑄造型殼焙燒變形仿真與工藝優(yōu)化方法研究.pdf

1、熔模鑄造適用于薄壁、空腔、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的高溫合金澆鑄零件,例如航空發(fā)動機(jī)后機(jī)匣,機(jī)械加工無法保證其外廓的流線型以及內(nèi)部空腔的形成。用熔模鑄造工藝生產(chǎn)可以得到一致性較好的鑄件尺寸,還可以避免由于機(jī)加工產(chǎn)生的殘余刀紋引起的應(yīng)力集中,因此在復(fù)雜零件制造業(yè)應(yīng)用廣泛。
　　熔模鑄造的工藝過程復(fù)雜,影響因素多,導(dǎo)致鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定。因此研究影響熔模鑄造鑄件尺寸精度的因素并加以控制,對提高鑄件質(zhì)量有重要意義。在熔模鑄造各階段中,型殼在焙燒過程中的變形

2、量較大,進(jìn)而影響鑄件尺寸精確性。然而傳統(tǒng)的型殼焙燒參數(shù)都是憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)定,沒有建立數(shù)字化模型。這種方式無法揭示型殼變形的真正原理和規(guī)律,并且設(shè)計(jì)周期較長。如何利用數(shù)字化技術(shù),預(yù)測型殼焙燒階段的變形量,選擇合理焙燒參數(shù),成為熔模鑄造急需解決的問題。
　　針對以上問題,本文研究了型殼焙燒過程中微觀結(jié)構(gòu)和宏觀成分的變化,利用基于巖土力學(xué)的含相變孔隙結(jié)構(gòu)模型,針對航空發(fā)動機(jī)后機(jī)匣有支板的環(huán)套環(huán)結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了典型特征件,并利用有限元仿真對特征件在

3、焙燒階段的變形進(jìn)行分析,進(jìn)而利用響應(yīng)面法對型殼焙燒工藝進(jìn)行穩(wěn)健設(shè)計(jì),最終得到了比較穩(wěn)健的型殼焙燒工藝參數(shù),該方法得到了型殼收縮率與焙燒工藝參數(shù)的數(shù)學(xué)模型,該模型可以用于熔模鑄造全過程的誤差流建模。
　　本文的主要研究工作包括:(1)對型殼在高溫下變形機(jī)理進(jìn)行研究,提出利用基于巖土力學(xué)的含相變孔隙結(jié)構(gòu)模型模擬。(2)對平板件在相同的焙燒參數(shù)下分別進(jìn)行仿真與實(shí)驗(yàn),仿真誤差在15％以內(nèi),驗(yàn)證了模型的有效性。(3)對有支板的環(huán)套環(huán)特征件以