船用螺旋槳槳葉的鑄造數(shù)值模擬及工藝優(yōu)化.pdf

1、該型船用螺旋槳槳葉屬于中小型槳葉，其槳葉曲面復(fù)雜,主要承受剪切交變載荷的作用，受力復(fù)雜,對(duì)其內(nèi)部組織強(qiáng)度要求很高，從槳葉的試制情況來(lái)看，已經(jīng)暴露了很多問(wèn)題，例如槳葉的縮松縮孔、氣泡、夾渣等鑄造缺陷，其中槳葉的縮松縮孔缺陷尤為嚴(yán)重，缺陷率達(dá)到了85％以上，對(duì)于槳葉的鑄造缺陷，如果通過(guò)多次生產(chǎn)試制來(lái)改善，不僅增加產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，也會(huì)增加產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。因此本文通過(guò)數(shù)值模擬分析軟件并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況來(lái)對(duì)槳葉的鑄造缺陷進(jìn)行分析，找出其缺陷的原因

2、，并針對(duì)槳葉的鑄造缺陷提出合理化建議，為槳葉的實(shí)際生產(chǎn)提供指導(dǎo)意見(jiàn)。
　　本文首先分析了槳葉的結(jié)構(gòu)及其工作環(huán)境，建立了槳葉的鑄造仿真前處理模型，應(yīng)用鑄造分析軟件MAGMA對(duì)槳葉的原有的鑄造工藝進(jìn)行數(shù)值模擬，通過(guò)對(duì)槳葉的充型和凝固過(guò)程進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)了槳葉鑄造過(guò)程中存在的鑄造缺陷，發(fā)現(xiàn)澆注過(guò)程存在著亂澆現(xiàn)象，凝固過(guò)程存在著縮松縮孔等鑄造缺陷，與實(shí)際的產(chǎn)品缺陷基本吻合，證明了砂型邊界條件、熱物性參數(shù)等模擬參數(shù)設(shè)置的正確性，提出了改進(jìn)工藝

3、的合理化建議，即用底注式澆注工藝代替原有的階梯式澆注工藝，通過(guò)數(shù)值分析發(fā)現(xiàn)底注式澆注工藝有利于合金液在充型過(guò)程中平穩(wěn)流動(dòng)，減少了鑄造過(guò)程中縮松縮孔等鑄造缺陷；然后針對(duì)凝固過(guò)程中，冒口補(bǔ)縮距離短的問(wèn)題，提出了在葉根處增設(shè)冷鐵的方案，既有利于槳葉形成自下而上的凝固順序，又能使冒口能夠?qū)崿F(xiàn)很好的補(bǔ)縮，此種澆注方式下，僅有少量的縮松縮松。
　　最后通過(guò)正交試驗(yàn)法對(duì)槳葉的鑄造質(zhì)量進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，結(jié)合數(shù)值模擬和生產(chǎn)實(shí)際情況，選取了影響槳葉鑄