铸件分布方式对单晶空心涡轮叶片精铸质量的影响-论文.pdf

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1、Feb．2014VO1．63NO．2铸件分布方式对单晶空心涡轮叶片精铸质量的影响卜昆，王念鲁(西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室，陕西西安710072)摘要：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。关键词：单晶空心涡轮叶

2、片；数值模拟；叶片分布；精密铸造中图分类号：TG244；TG249．5文献标识码：A文章编号：1001—4977(2014)02—0110—05TheE仟ectofCastingDistributionontheCastingQualityofSingleCrystalHollowTurbineBladeBUKun，WANGNian—lu(KeyLabofContemporaryDesignandIntegratedManufacturingTechnologyNorthwesternPolytechnicalUniver

3、sity．Xi’an710072，Shaanxi，China)Abstract：Inprecisioncastingprocess，duetothedistributionofcastingshadanimportantinfluenceontheinternaltemperaturedistribution．anditalsohadagreateffectsoncastingquality．Withthesimulationofthesolidificationprocessofsinglecrystalhollowtu

4、rbinebladebyusingPrOCASTsoftware．thispaperresearchedtheeffectsofthecastingdistributiononcastingqualitythroughthesimulationanalysisofthetemperaturefieldanddisplacementfield．Theresultsshowthatreasonablecastingdistributionmakeseachpartofthecastingasmal1temperaturedif

5、ference．andthusitiSnoteasytoproducetherma1stressandthermalcracking．ultimatelyreducingcastingdeformationandimprovecastingquality．Keywords：singlecrystalhollowturbineblade；numericalsimulation；distributionofblade；precisioncasting航空发动机涡轮叶片是现代航空发动机的关键零近年来，随着定向凝固技术和数值模拟技

6、术的不件，由于其气动外形和叶片壁厚尺寸精度要求严格，断发展，其在预测铸件尺寸变形、铸件缺陷、优化铸内部冷却结构复杂，工作条件苛刻，制造工作量约占造工艺等方面开始发挥越来越大的作用]。本文针对整台发动机的三分之一，是航空发动机研制的关键l1]。浇注系统中铸件的分布，基于UG和ProCAST平台，研目前，国内外普遍采用近净形熔模铸造技术，使究其对精铸质量的影响。用定向凝固工艺制造定向柱晶和单晶叶片，但由于空1单晶空心涡轮叶片精铸定向凝固过心涡轮叶片表面大量的自由曲面和内部复杂的内腔结王任口构，其制造质量不稳、废品率较高，一直是

7、制约我国航空发动机研制的瓶颈I2l。国内涡轮叶片的精铸合格率定向凝固是指在凝固过程中应用技术手段，在液一仅为10％，在涡轮叶片精铸过程出现的诸多问题中，固界面建立起特定方向的温度梯度，从而使熔体沿着铸造缺陷占15％，再结晶占25％，尺寸超差占50％，可与热流相反的方向凝固，最终得到定向组织，甚至单见精铸涡轮叶片尺寸超差严重l3l。在涡轮叶片精铸过程晶。对于单晶涡轮叶片的定向凝固，其过程较为复杂，中，铸件在浇注系统中的分布方式通常根据操作人员从高温合金的熔化到最终凝固成形都是在真空环境中的经验确定．并没有相应的规律作为指导。

8、在其他工进行。定向凝固设备包括诸多部件，如真空泵、传动艺确定不变的情况下，若铸件分布方式不合理，会对装置、加热装置等。图1为单晶涡轮叶片凝固过程示意铸造应力的控制及铸件成形精度产生很大影响。图收稿日期：2013—09—23收到初稿，2013-10-23收到修订稿。作者简介：昆(1965一)，女，博士研究