船用槳轂體鑄造方案的計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、船用槳轂體是調(diào)距螺旋槳裝置的核心部件之一，它既是推進(jìn)功率的承載部件，又是調(diào)距的最終執(zhí)行機(jī)構(gòu)。船用槳轂體具有外形尺寸大、壁薄、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，僅依靠實(shí)驗(yàn)手段研究其鑄造工藝較為困難，利用數(shù)值模擬手段可以對槳轂體的鑄造過程進(jìn)行有效研究。本課題運(yùn)用有限元方法對重力鑄造、離心鑄造和低壓鑄造三種工藝方案的鑄造過程進(jìn)行數(shù)值模擬，并結(jié)合鑄造實(shí)驗(yàn)，得到船用槳轂體的最佳鑄造方案。
　　基于對鑄件充型和凝固過程的數(shù)學(xué)描述，應(yīng)用ProCAST有限元軟件完

2、成對三種鑄造工藝方案的充型和凝固過程數(shù)值模擬研究。三種鑄造方案的澆注溫度都為1110℃。重力鑄造、離心鑄造和低壓鑄造的鑄型預(yù)熱溫度分別為100℃，300℃和600℃。低壓鑄造的壓力曲線根據(jù)帕斯卡原理制定。離心鑄造的離心轉(zhuǎn)速為150r/min。
　　與數(shù)值模擬的相關(guān)參數(shù)相一致，進(jìn)行了相關(guān)的鑄造實(shí)驗(yàn)。利用測溫裝置測得實(shí)驗(yàn)中鑄件的凝固曲線，應(yīng)用反算法求解三種鑄造方案的鑄件/鑄型界面換熱系數(shù)。通過不斷將實(shí)測凝固曲線和模擬凝固曲線進(jìn)行比對，

3、調(diào)整界面換熱系數(shù)值使得模擬凝固曲線與實(shí)測凝固曲線趨于一致，得到重力鑄造、離心鑄造和低壓鑄造的界面換熱系數(shù)分別為:800，1000，3500W·m-2K-1。
　　流場計(jì)算結(jié)果表明，重力鑄造、離心鑄造和低壓鑄造三種鑄造方案的充型過程都非常平穩(wěn)，均適合生產(chǎn)高質(zhì)量的船用槳轂體鑄件。溫度場計(jì)算結(jié)果表明，重力鑄造下的鑄件沒有實(shí)現(xiàn)順序凝固，冒口對鑄件的補(bǔ)縮通道被阻礙;低壓鑄造下的澆注系統(tǒng)對鑄件的補(bǔ)縮通道也被阻塞;而離心鑄造下的鑄件實(shí)現(xiàn)了自下而