船用槳轂體鑄造方案的計算機優(yōu)化設計.pdf

1、船用槳轂體是調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，又是調距的最終執(zhí)行機構。船用槳轂體具有外形尺寸大、壁薄、結構復雜等特點，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。離心鑄造的離心轉速為150r/min。
　　與數(shù)值模擬的相關參數(shù)相一致，進行了相關的鑄造實驗。利用測溫裝置測得實驗中鑄件的凝固曲線，應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)，均適合生產高質量的船用槳轂體鑄件。溫度場計算結果表明，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