TiAl基合金叶片吸铸成形缺陷的数值模拟

采用有限元软件ProCAST模拟TiAl基合金液在金属型真空吸铸成形铸造工艺中的充型凝固过程,分析在充型凝固过程中产生缺陷的原因,并进行了相关的实验验证。在模拟过程中发现铸件中确实存在模拟预测的缺陷,且缺陷主要集中在叶片隼部,在叶身部位出现少量的缩松缺陷,模拟和实际相吻合。     

吸铸TiAl基合金铸件内部气孔缺陷产生原因

本文旨在探索底漏式真空吸铸方法成形TiAl基合金排气阀件过程中的气孔缺陷的产生原因。通过比较不同工艺参数下吸铸成形的TiAl基合金排气阀内部孔洞缺陷形貌与分布状态,确定了缺陷的种类为气孔。结合数值模拟计算吸铸过程中合金熔体流动形态的结果,得到排气阀内部气孔缺陷形成的原因。通过优化真空吸铸过程的工艺参数,可以成功消除排气阀铸件内的气孔缺陷。     

TiAl基合金连杆件底漏式真空吸铸数值模拟

利用ProCAST数值模拟技术对TiAl合金汽车发动机连杆铸件底漏式真空吸铸过程的充型过程、凝固过程、缩孔缩松缺陷形成进行了模拟。研究了底漏式真空吸铸的几个主要参数,如吸口直径、浇注温度、浇注速度,对连杆铸件充型凝固过程和缩孔、缩松缺陷的影响规律,得到了TiAl合金底漏式真空吸铸的优化工艺参数图。     

热处理对吸铸TiAl基合金铸件组织的影响

利用金属型底浇式真空吸铸技术和添加合金元素获得TiAl基合金薄板,观察并研究薄板热处理前后的组织。结果表明,在金属型强制冷却和添加合金元素的共同作用下,利用金属型底浇式真空吸铸技术获得的TiAl基合金薄板件铸态组织细小、致密。其中Ti-47Al-5Nb-0.5Si和Ti-47Al-2W-0.5Si合金的铸态平均晶粒多在20μm左右,但是,铸态组织的片层组织不均匀,且在组织内部存在较大的偏析。将试样加热到1300℃,保温5 h,随炉冷却热处理后,TiAl基合金薄板的铸态组织有所长大,但是片层更加平整稳定,偏析也明显得到改善。     

基于ProCAST的TiAl合金叶片精铸数值模拟

对TiAl合金叶片的精密铸造过程进行了数值模拟与分析,其中包括充型过程、凝固过程以及模壳温度对凝固的影响。试验结果表明,叶片铸件的缩孔缩松主要沿靠近厚壁一侧的中心线分布,而且叶尖部位以及靠薄壁中心线处比较严重。此外,ProCAST软件模拟结果与实际浇注结果吻合度较高,因此利用模拟制定的工艺方案能够有效地指导实际生产过程。     

TiAl合金铸造工艺数值模拟及分析

利用数值模拟方法对比研究了重力铸造、离心铸造和真空吸铸等工艺铸造TiAl合金涡轮铸件的工艺过程,分析了TiAl合金熔体在型腔中的充填规律及凝固特性.结果表明,传统的重力铸造及离心铸造容易产生浇不足、缩松、缩孔等缺陷,真空吸铸技术能大幅提高钛合全熔体的充填能力,且充填过程十分平稳,凝固过程中易于补缩,是小型TiAl合金铸件理想的成型方法.     

TiAl基合金金属型真空吸铸成形方法研究

提出了一种钛铝基合金金属型真空吸铸成形新方法,并通过数值模拟研究了TiAl基合金薄板、叶片的充型规律.研究表明,在真空吸铸过程中,充型速度和石墨吸口直径的增加,有利于充型分数的提高,另外石墨吸口直径与反向充填出现的位置密切相关.在凝固过程中,合金从下而上逐层凝固,但随着铸型温度的增加,凝固了的合金在金属液中所占的比例减少.以数值模拟结果指导试验,得到质量良好的TiAl基合金薄板和叶片铸件.     

TiAl基合金排气阀离心铸造充型过程数值模拟的试验验证

TiAl基合金排气阀离心铸造充型过程较其它铸造过程的充型有很大的不同,它是在重力场、离心力场及科里奥利力场共同作用下完成的充型过程。本文通过对离心铸造充型过程的液体进行受力分析,依据描述流体流动行为的N-S方程及连铸性方程,建立了TiAl基合金排气阀离心铸造充型过程数值模拟模型,为研究TiAl基合金排气阀离心铸造充型过程及缺陷形成规律提供了新的研究方法,模拟结果和试验结果相吻合。     

TiAl基合金排气阀立式离心铸造充型及凝固过程数值模拟

以N-S方程、连续性方程及Fourier导热方程为基础，结合离心力、重力及Coriolis力，在实验的基础上建立了立式离心铸造充型过程及凝固过程数学模型．并且依据此模型对TiAl基合金排气阀立式离心铸造过程温度场、流场及压力场进行了数值模拟．数值模拟结果表明，离心铸造的充型过程存在正向和反向两个充填过程，在入口处易出现卷气缺陷．凝固过程也存在正向和反向两个凝固顺序，在靠近先充填一侧易于形成偏轴线缩松缺陷．     

有限元模拟预测铸钢件的宏观缩孔缺陷

本文使用商品化有限元软件ProCAST模拟预测了铸钢件砂铸工艺中产生的宏观缩孔缺陷，并进行了相关的实验验证，发现铸件中确实存在模拟预测的宏观缩孔缺陷，这为下一步工艺方案改进奠定了基础。     

基于ProCAST球铁支架铸造过程数值模拟

采用ProCAST软件对有多条筋的球铁支架铸件的充型和凝固过程进行模拟分析,预测了缩孔、缩松等铸造缺陷出现的位置,与实际样品缺陷位置基本一致。根据模拟分析的结果采取在铸件两个侧筋上加压边冒口、减少表面筋的数量、调整浇注系统等措施修改工艺。经实际样品的验证,得到了质量满意的铸件。     

精密铸造TiAl基合金薄壁铸件用型壳退让性的研究

TiAl基合金铸件极易产生热裂,主要因为在Ti中加入Al会使其线收缩增加,在铸造过程中因收缩受阻而产生热裂.本研究通过在型壳的背层涂料中加入高聚物的办法,利用高频离心铸钛机浇注出“工”字形Ti-43Al-9V-0.3Y 钛铝基合金铸件,并进行了详细的研究.试验结果显示,本方法改善了型壳的退让性,提高透气性,降低残留强度,大大提高了铸件的成品率.     

基于数值模拟技术的球铁壳体消失模铸造工艺优化

针对消失模铸造球墨铸铁壳体铸件出现的缩孔缩松缺陷,对浇注温度、真空度、浇注系统及冒口进行改进,优化了生产工艺.模拟结果显示,经过改进浇注系统,金属液充型平稳,补缩效果良好,并有利于排气排渣.经生产验证,铸件质量完全满足生产要求.     

机匣件真空熔模铸造的数值模拟

涡轮发动机机匣整体铸造时,由于型壳直径大,形状复杂,极易出现缩孔缩松缺陷.为了改进其工艺方案,采用商用软件ProCAST建立了该件真空熔模铸造过程的数学模型和物理模型,考虑装炉方式,对充型、凝固过程中的流场、温度场演变及缩孔缩松形成过程进行了仿真,并用实验验证了计算的正确性.对不同工艺方案下铸件缩孔缩松缺陷的形成进行了模拟,计算结果显示,830℃不垫砂预热后浇注产生的缩孔缩松较多,1 100℃垫砂预热浇注产生的缩孔缩松很少.根据计算结果可以预测后者为较优工艺,有利于减少缺陷,提高成品率.     

基于流场优化的熔模铸钢件缩孔缺陷改善

某大型熔模铸钢件试制过程中出现了严重缩孔缺陷,通过仿真分析发现金属液充型顺序不合理是导致铸件产生缩孔缺陷的主要原因。为消除浇口根部缩孔缺陷,基于流场优化法改进了工艺方案。流场模拟结果看出,优化方案充型合理,实物验证缩孔消除。基于这一缺陷改善经验,对前期生产中浇口根部出现严重缩孔缺陷的另一产品进行了工艺优化,改善充型过程,经批量生产验证,缩孔缺陷完全消除。     

精密铸造三级动叶片缩松和缩孔缺陷的预测

采用SolidEdge造型软件和SRIFCast网格剖分软件作为前处理平台 ,实现了三级动叶片三维实体造型及非均匀网格的自动剖分。开发了铸件三维充型过程流体流动与传热的耦合模拟计算机程序。利用XUE判据和Niyama判据对三级动叶片凝固过程中缩松和缩孔缺陷的出现位置进行了预测。结果表明 :XUE判据能够准确预测三级动叶片铸件中缩松和缩孔缺陷出现的位置 ,对实际生产有一定的指导意义。     

Numerical Simulation Research of Investment Casting for TiB2/A356 Aluminum Base Composite

研究了TiB2/A356铝基复合材料的某航空零件熔模精密铸造性能。根据该复合材料的各热物性参数和TiB2体积分数的关系,结合Pro CAST软件对其数据库进行二次开发,建立了体积分数为10%的TiB2/Al铝基复合材料的热物性参数随温度变化的关系。对某航空薄壁零件进行熔模铸造模拟,模拟结果显示:通过提高A356浇注温度、浇注速度和在浇口与冒孔周围添加保温材料措施,使零件表面的缩孔、缩松缺陷得到解决。     

基于数值模拟的防喷器壳体铸造工艺优化

根据防喷器壳体结构特点及技术要求进行了工艺性分析并拟订了工艺方案.基于数值模拟技术对铸件的热节部位、冒口的补缩能力等进行了数值模拟,根据模拟结果探明了工艺热节和铸造缺陷产生原因,并通过反复修改工艺参数对工艺进行了改进,得到了较为理想的工艺方案.这对缩短试验周期,减小同类型产品冒口尺寸,提高工艺出品率,节省原材料等有着重要的意义.