高温合金壁厚突变件充型和凝固过程研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xd369426185
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本文以真空反重力方式浇注的K4169合金壁厚突变铸件为研究对象,通过ProCAST数值模拟研究铸件的充型和凝固过程,以及铸件上壁厚突变区对毗邻薄壁区影响范围的影响因素,并采用相似性实验进行验证。得到了铸件几何尺寸和铸造工艺过程两方面因素对壁厚突变铸件充型和凝固过程的影响,以及对壁厚突变区的影响规律。对不同壁厚、壁厚差异率的铸件进行数值模拟得出,在铸造工艺参数为900℃型壳预热、16.8KPa/s充型速度和150KPa成形压力条件下,铸件壁厚越薄,充型时间越长、凝固时间越短、温度场越不均;壁厚差异率越大,突变区内流场越紊乱,凝固时间也越长,当壁厚差异率大于4时,突变区内产生涡流。突变区对铸件的影响范围随壁厚的增大而减小;随壁厚差异率的增大,缩松影响区略呈增大趋势,而应力影响区先增大后减小,在壁厚差异率为6时达到最大值。改变突变区的几何形状,模拟结果显示,突变区存在棱角时,对铸件应力场显著增大,且壁厚越薄,增幅越大。在保持铸件几何尺寸条件相同的情况下,对铸件不同成形压力、不同充型速度下的流场、温度场以及缩松分布进行分析,得出铸件最适宜的充型速度和铸件壁厚有关,壁厚从4mm到1mm,最优充型速度从低于100mm/s升至200mm/s;成形压力起到促进充型与补缩保压两个作用,铸件壁厚从4mm到1mm,所需的成形压力从50KPa升高至200KPa。通过水模拟和蜡模拟两种相似性实验,验证了铸件在不同工艺参数下的模拟结果。
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