精铸涡轮叶片蜡模模具型面优化设计方法

提出一种基于有限元法的精铸涡轮叶片蜡模模具型腔优化设计方法。首先,计算出涡轮叶片在凝固和冷却过程中的非均匀、非线性收缩变形量;然后,基于本文提出的位移场反向迭代算法,确定优化的蜡模模具型腔。以A356合金涡轮叶片为例,采用提出的涡轮叶片模具型腔优化设计系统,经过精度评估,尺寸误差得到了大幅度降低。数值模拟与实验结果吻合良好,经过4次迭代优化,涡轮叶片的总体形状误差从0.515815mm降低至0.001978mm。     

陶瓷型芯在精铸涡轮叶片中的应用

涡轮叶片通常具有允许冷空气流过的内部冷却通道 ,在精密铸造过程中它由预制的陶瓷型芯形成。由于陶瓷型芯在金属浇注过程和凝固过程中要承受多种作用力 ,要求陶瓷型芯在高温下具有足够的强度和稳定性能。按照基体材料的不同 ,陶瓷型芯可分为硅基型芯和铝基型芯两类。本篇讨论的是硅基型芯。1　陶瓷型芯制备应注意的几个环节1.1　原材料的选择和成分控制陶瓷型芯的主要成分是石英玻璃和硅酸锆。石英玻璃中的一些杂质成分如Ｎａ2 Ｏ等对型芯的烧结质量有影响 ,因此要严格控制石英玻璃粉的化学成分。硅酸锆是作为添加剂加入的。建议使用一级品…     

航空复杂件精铸蜡模数控成型新工艺研究

提出采用NC多轴数控铣削加工工艺直接得到适合精度要求的航空复杂件的精密铸造用蜡模,克服了有模蜡模制造周期长、成本高及无模蜡模快速成型精度低的缺点,实现了航空复杂件精铸蜡模的无模快速精确成型,更好地满足了新机研制对于航空复杂件少量、快速、高精度的要求,对于航空工业的发展意义重大.     

大型涡轮叶片精密铸造尺寸精度控制研究——反变形技术

针对大型涡轮叶片精密铸造变形问题,提出了一种简单高效的变形补偿方法--基于测量与统计的逆向校正蜡模法.采用三坐标测量机进行模型的测量,设计特征参数来表征模型,并通过统计测量的特征参数平均值与理论值的比较进行模型的反变形重构,然后,根据反变形后的模型设计蜡模校正模,对蜡模实施逆向校正,补偿涡轮叶片在铸造过程中的变形.试验结果表明,基于测量的反变形技术对解决铸件尺寸超差是有效的,可以提高铸件尺寸合格率,具有实用价值.     

铸件分布方式对单晶空心涡轮叶片精铸质量的影响

在精密铸造成形过程中,铸件的分布方式对其内部温度分布有较大影响,从而影响精铸件质量。本文借助ProCAST软件对单晶空心涡轮叶片的凝固过程进行模拟仿真,通过对温度场和位移场的分析,研究铸件分布方式对精铸件质量的影响。结果表明,合理的铸件分布方式使铸件各部分具有较小的温差,从而不易产生热应力和热裂,最终减小铸件变形,提高精铸件质量。     

某燃气发生器涡轮工作叶片精铸工艺

某燃气发生器Ⅰ、Ⅱ级涡轮工作叶片结构为叶身长、内腔复杂、尺寸精度要求高、冶金技术条件要求严、铸造工艺复杂的高难度空心叶片，见图1。Ⅰ级为少余量铸造，单边余量为0．3mm；Ⅱ级为无余量铸造。材料采用国内首次使用的原苏联HC88Y—BД高温合金，化学成分见表1。经多次摸索，解决了研制中出现的叶片断芯、漏芯、偏芯、夹渣、晶粒度超标等众多技术难点，完成了尺寸和冶金定型，成功交付了首台机需用的试车件。     

K488合金大尺寸涡轮叶片精铸工艺研究

大尺寸涡轮叶片是重型燃气轮机的关键核心部件,采用铸造高温合金K488无余量精密铸造而成,该叶片结构复杂,叶身尺寸大,壁厚薄,尺寸精度高,冶金技术标准要求严格,铸造工艺难度很大。设计采用了蜡模二次成型、反变形技术、顶注一侧注复合浇注系统的优化,解决了铸造过程中产生的疏松、裂纹、变形等缺陷,研制出了合格的大尺寸涡轮叶片。     

蜡模误差与叶片精度控制技术研究进展

镍基高温合金涡轮叶片作为航空发动机、燃气轮机的关键热端部件,主要采用熔模铸造制备。介绍了熔模铸件精度的内涵,阐述了精确控形对于叶片性能提升的重要意义,分析了镍基高温合金涡轮叶片铸造用蜡模制备过程中误差形成的影响因素。总结了近年发展起来的叶片尺寸精度控制技术研究成果,并对其发展趋势进行了展望。     

复杂空心涡轮叶片精铸蜡模陶芯软芯撑定位技术

针对复杂空心涡轮叶片精铸蜡模制备过程中陶芯定位不稳定、陶芯易断裂、蜡模表面不完整等问题,提出了基于陶芯定位布局优化算法的软芯撑定位方法.通过建立定位误差传递模型,确立了陶芯定位完整性判定准则,再通过建立定位布局优化算法,精确计算出了陶芯定位布局点的具体位置,并针对精铸蜡模结构特点设计了全新的软芯撑定位方式,针对具体型号叶片,压制1组蜡模并对其进行了壁厚检测.     

复杂空心定向涡轮叶片高强度型芯技术研究

针对复杂空心定向涡轮叶片精密铸造技术需求,在前期研究基础上,研究了陶瓷粉料级配技术、型芯成型工艺、型芯焙烧工艺、型芯低温强化工艺,制备出满足高推重比发动机空心涡轮叶片浇注要求的陶瓷型芯材料。该材料应用后,某型航空发动机高压涡轮定向空心无余量工作叶片合格率达60%以上,解决了航空发动机定向空心叶片精密铸造行业技术瓶颈。     

小尺寸涡轮叶片精铸蜡模螺旋铣削加工方法研究

小尺寸涡轮叶片验证优化精铸型腔用蜡模采用传统翻面工艺加工时,产生二次定位误差和蜡模前缘存在接刀痕等问题.新方法通过专用的悬臂回转夹具和四坐标螺旋铣削工艺,可实现一次装夹完成蜡模叶身型面的连续性铣削加工.以截面线轮廓度误差为评价原则,对以上两种加工工艺的精度进行对比分析.结果表明,新工艺可获得更高精度的小尺寸涡轮叶片验证优化精铸型腔用蜡模,为无模条件下验证小尺寸涡轮叶片优化精铸型腔的正确性奠定了良好的基础.     

大型风能发电机组叶片反求再设计

叶片的外形设计和翼型的选择等都能影响风机性能和产能效率。提出一种大型风能发电机组叶片反求再设计的原理和方法,通过对大型风能发电机组叶片反求测量、大型风能发电机组叶片逆向CAD建模,寻找几何特征,探索制约叶片形状的基本因素,确定叶片截面参数计算公式,利用所开发的叶片翼型自动生成系统,完成了叶片的再设计,并得到了实际应用。     

航空发动机涡轮叶片测量评估的多样本融合方法

为获得涡轮叶片精铸位移场进行模具型腔优化,需要对叶片进行测量评估。由于精铸工艺系统误差和随机误差的影响,单个叶片并不能精确的表征叶片变形量;为此,需要针对一批叶片进行测量评估,从而获得统计意义下的精铸位移场,这其中主要的难点即为多样本测量数据的融合问题。为此,本文提出并研究了一种基于最短路径准则的涡轮叶片多样本测量数据融合方法,通过建立数据点融合模型,实现了多样本数据的统计学建模,从而有效的消除了制造系统误差对精铸位移场的影响,并进行了实例验证。     

基于熔融沉积技术的叶片快速熔模铸造试验

针对燃气轮机叶片熔模铸造过程复杂、周期长、成本高等问题,利用3D打印熔融沉积技术打印ABS模型,粘接蜡模浇注系统组成模组,经过涂挂涂料、高压釜脱ABS和焙烧获得完整的叶片型壳,并采用工业内窥镜对其型腔内部进行检测后浇注金属液。采用三维光学扫描方式对铸件的整体尺寸和其叶型截面的关键尺寸偏差值进行检测。试验表明,采用熔融沉积技术打印叶片模型进行快速熔模铸造能够满足铸造要求,为燃气轮机叶片样件熔模铸造提供一种时间短、成本低、可靠性高的新方法。     

熔模铸造中蜡模质量控制的研究

为提高熔模铸造铸件的质量,需要对影响蜡模尺寸精度及表面质量的因素进行控制.结合生产实践,分析了蜡料类型、工作温度及工艺参数等对蜡模质量的影响及蜡模缺陷产生的原因,提出了改善蜡模质量的措施,促进生产效率的提高.     

航空发动机涡轮叶片疲劳性能检验方法研究

为保证批量生产的关键重要零件的可靠性,选取铸造K417合金制成的航空发动机用Ⅱ级涡轮叶片为研究对象,通过随机抽取不同批次的叶片进行疲劳强度试验,在借鉴国外叶片疲劳性能控制方法及相关标准的基础上,经统计分析,探索出叶片疲劳性能检验方法及验收标准,达到监控叶片制造综合质量的目的。     

SLS原型蜡模代替压型蜡模的可行性研究

为了通过使用熔模铸造工艺实现快速、低成本而又柔性地生产单件或小批量精密铸件,进行了SLS原型蜡模代替熔模铸造蜡模的研究.结果表明,SLS原型蜡模在灰分、与水玻璃的润湿性以及涂覆性方面都能达到熔模铸造的要求,并通过实例证实SLS原型蜡模代替熔模铸造蜡模是可行的,具有大的推广前景.     

汽轮机叶片断裂失效分析

对汽轮机断裂叶片进行了金相组织观察、断口扫描及能谱分析。结果表明该汽轮机叶片的断裂是由于叶片边缘与加热器接触,导致局部组织严重过热,从而使该处强度降低,萌生裂纹源,在交变应力作用下裂纹进一步扩展最终导致疲劳断裂。     

消失模铸造泡沫模样的快速检验

分析了泡沫模样表面质量及粘接质量的控制要求,介绍了大批量消失模铸造生产条件下,泡沫模样的过程质量控制及最终尺寸的快速检验方法.通过规范泡沫模样制作过程的控制要求,提高模样的质量,并配备高精度测量臂,确保尺寸检验结果精确,进而提高生产和检验效率.