精铸工艺对重型燃机叶片质量的影响研究.pdf

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1、第2期NO.22016年6月DONGFANGTURBINEJun.2016DOI:10.13808/j.cnki.issn1674-9987.2016.02.009精铸工艺对重型燃机叶片质量的影响研究刘艳领，张琼元，巩秀芳，杨功显（东方汽轮机有限公司长寿命高温材料国家重点实验室，四川德阳，618000)摘要：采用数值模拟的方法，研究精铸工艺参数对某重型燃机叶片铸件质量的影响规律，优化工艺参数，指导生产实际。研究结果表明：在文章研究范围内，随着浇注温度的升高，叶根缺陷大幅度减少，叶身缺陷变化不大；随着模壳温度的升高，叶身的缺陷大幅度

2、增多，叶根缺陷略有下降，叶顶缺陷变化不明显；随着模壳厚度的增加，叶根和叶身的缺陷急剧减少，叶顶的缺陷变化不明显。关键词：数值模拟，精铸参数，缩松中图分类号：TG249文献标识码：A文章编号：1674-9987（2016）02-0036-03EffectofInvestmentCastingProcessonHeavyDutyTurbineBladeQualityLiuYanling，ZhangQiongyuan，GongXiufang，YangGongxian（StateKeyLaboratoryofLong-lifeHighTe

3、mperatureMaterials,DongfangTurbineCo.,Ltd.,DeyangSichuan,618000）Abstract:Thenumericalsimulationmethodwasusedtostudyhowcastingparametersaffectedthequalityoftheheavydutygastur⁃bineblade.Theresultshowedthatasthecastingtemperatureincreased,theporosityvolumeintherootoftheb

4、ladedecreased,thatintheairfoilofthebladestayedthesameway，asthemoldshelltemperatureincreased,theporosityvolumeintheairfoilofthebladein⁃creased,thatintherootofthebladedecreased.Asthethicknessofthemoldshellincreased,theporosityvolumeintherootandairfoilofthebladedecreased

5、sharply.Keywords:numericalsimulation,castingparameters,porosity铸造的方法来制取。熔模铸造是一种少切削、无0引言切削加工的近净成型工艺，可适用于各种合金的铸造成型。其优点是：尺寸精度高、表面质量[1]涡轮叶片作为重型燃气轮机的关键部件，主好、适用复杂形状、生产批量灵活，可以满足涡要工作在1300℃以上的极端工况并且需要长时连轮叶片对制造技术的要求。但是由于重型燃机叶续运行，由于其苛刻的工作条件，对其内部质量片尺寸大、结构复杂、厚薄差距大，极易产生缩[2]有很高的要求，目

6、前涡轮叶片主要采用熔模精密松等缺陷。作者简介：刘艳领（1985-），女，硕士，毕业于西安交通大学，现主要从事材料研究工作。·36·第2期NO.22016年6月DONGFANGTURBINEJun.2016[3]研究表明：在镍基高温合金中缩松形成的倾部和叶顶3个位置，其中叶身上部缺陷最为严向性不仅取决于合金成分，同时也与浇注温度、重。随着浇注温度从1410℃提高到1500℃，叶模壳预热温度、铸件冷却方式等铸造工艺条件密根缺陷逐渐减少，叶身缺陷变化不明显。[4]切相关。传统的工艺设计往往通过多次工艺试验来摸索改进，浪费大量的时间和昂贵

7、的材料。近年来，随着计算技术的发展和成熟，CAE技术取得了突飞猛进的进展，越来越多的研究学者投入到数值模拟的工作中来，通过数值模拟的方法来预测铸件的缩孔、缩松等缺陷。现在普遍使用的图1缺陷大小随浇注温度升高的变化趋势ProCAST软件，不仅可以模拟铸件的充型过程、（图中紫色区域为缺陷区域）温度场分布与变化、铸件的热裂倾向、铸件的热结位置和大小等信息，还可以非常直观地查看零出现缺陷的叶根、叶身上部和叶顶3个位置件的变形情况以及晶粒分布情况等。在实际浇注是叶片相对厚大的位置，也就是叶片的热结位之前，首先通过数值模拟的方法，对其浇注过程

8、置，最后凝固，不能得到有效的补缩。中流场、温度场进行计算，并对不同浇注工艺下0.8的凝固过程和缺陷形成情况进行预测，进而研究0.7缺陷形成的原因，从而优化浇注工艺参数指导实0.6叶根缺陷[2]）0.5际生产，是一项非常有意义的工作。cc叶身上部缺陷