船用槳轂體鑄造方案的計算機優(yōu)化設(shè)計.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、船用槳轂體是調(diào)距螺旋槳裝置的核心部件之一,它既是推進功率的承載部件,又是調(diào)距的最終執(zhí)行機構(gòu)。船用槳轂體具有外形尺寸大、壁薄、結(jié)構(gòu)復雜等特點,僅依靠實驗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行有效研究。本課題運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行數(shù)值模擬,并結(jié)合鑄造實驗,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,進行了相關(guān)的鑄造實驗。利用測溫裝置測得實驗中鑄件的凝固曲線,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)。通過不斷將實測凝固曲線和模擬凝固曲線進行比對,

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。溫度場計算結(jié)果表明,重力鑄造下的鑄件沒有實現(xiàn)順序凝固,冒口對鑄件的補縮通道被阻礙;低壓鑄造下的澆注系統(tǒng)對鑄件的補縮通道也被阻塞;而離心鑄造下的鑄件實現(xiàn)了自下而

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