基合金葉片吸鑄成形缺陷的數(shù)值模擬

分析了鋁合金葉片的等溫擠壓成形工藝及其在塑性成形過程中的難點,同時介紹了相關模具的設計方法。通過實驗驗證了原始坯料形狀等因素對葉片擠壓成形的影響,得出了該零件的最佳毛坯形狀,成功的驗證了該零件擠壓成形的可行性,對類似零件的成形具有一定的參考價值。

金屬型冒口尺寸較大,不僅浪費金屬液而且清理費用高,同時還不易保證鑄件內(nèi)部質(zhì)量。采用了浮珠保溫冒口后,使鑄件得到了良好的補縮,提高了鑄件的內(nèi)部質(zhì)量;由于冒口直徑的縮小節(jié)約了鋁液,給清理工作帶來了很大方便,降低了鑄件成本,提高了經(jīng)濟效益。

通過對某型機鈦合金葉片型面電解加工工藝技術的研究,總結了葉片電解加工的一般規(guī)律。在工藝試驗中研制了電極及夾具,同時獲得了可靠的工藝參數(shù),保證了零件加工質(zhì)量,積累了鈦合金葉片型面電解加工的經(jīng)驗,為航空發(fā)動機生產(chǎn)提供了強有利的支持。

鈦合金材料因其比強度較高和抗腐蝕性能較好的特點,已經(jīng)廣泛地應用于航空發(fā)動機葉片的生產(chǎn),然而由于鈦合金材料一些特有的物理化學性質(zhì),也使得其加工獲得良好質(zhì)量性能變得比較困難。航空發(fā)動機葉片型面的加工因其氣動性能和交變應力下的疲勞強度性能要求,需要有良好的表面

某型機鈦合金葉片材料為tc4,因其比密度低、比強度高、耐腐蝕,成為追求重量輕的先進的航空發(fā)動機中壓氣機葉片的主體。在結構上,該葉片薄壁、兩端帶緣板、空間曲面、形狀復雜;在材料上,該葉片難切削。采用五坐標數(shù)控銑削工藝,刀具損耗大、消耗費用高,加工周期長,設備占有量大。

利用剛粘塑性有限元法,對某重型燃機壓氣機葉片的多工步鍛造過程進行了三維有限元模擬。通過有限元數(shù)值模擬,得到了多工步鍛造過程中坯料的幾何形狀變化、溫度場和應變場的分布規(guī)律以及載荷變化曲線。模擬工藝實驗表明,壓氣機葉片鍛造工藝和模具設計合理,數(shù)值模擬結果準確可靠。

為研究潛水攪拌機性能,應用三維造型軟件pro/e建立攪拌機葉片的三維實體模型,利用gambit軟件對污水處理水池進行非結構化四面體網(wǎng)格劃分,在計算流體動力學軟件fluent6.3平臺上,采用動坐標系、rngk-ε湍流模型和simple算法,對潛水攪拌機攪拌的污水處理池進行數(shù)值模擬,計算全池內(nèi)流體的宏觀流場與各個截面的速度分布,分析潛水攪拌機的軸向有效推進距離與水體截面有效擾動半徑,同時對潛水攪拌機的功率進行了研究.計算結果表明:潛水攪拌機能使污水處理池內(nèi)流體形成連續(xù)循環(huán)水流,流體軸向推進,徑向擴散;池內(nèi)流體充分攪拌,池內(nèi)流體流速基本都在0.3m/s以上,符合潛水攪拌機工作要求,故潛水攪拌機與該污水處理池相匹配;同時確定該潛水攪拌機可選取功率為3.0kw的電動機.利用此方法,可為潛水攪拌機的實際工程應用提供一定參考依據(jù).

介紹了鈦合金葉片無余量精鍛工藝用玻璃防護潤滑劑的研制過程、性能檢測、復合物玻璃配方設計和應用效果。

通過對發(fā)動機壓氣機鋁合金葉片斷裂故障進行分析,提出采取噴丸強化+涂漆工藝提高葉片應力腐蝕防護能力。研究了噴丸工藝和涂漆工藝對殘余壓應力的分布、松弛以及葉片的耐腐蝕性能和耐風砂性能的等的影響規(guī)律。結果表明,葉片經(jīng)噴丸和涂漆處理后,耐腐蝕性能和耐風砂性能顯著提高,同時葉片的應力狀態(tài)得到了有效改善。對防護工藝優(yōu)化后的葉片進行裝機試車考核,考核通過后在葉片上未發(fā)現(xiàn)裂紋。

通過對煤礦在用通風機鋁合金葉片的滲透檢測,可以發(fā)現(xiàn)通風機運行狀態(tài)下難以發(fā)現(xiàn)的缺陷,避免了由于葉片缺陷導致的通風機故障對煤礦產(chǎn)生不良影響。在保證煤礦安全生產(chǎn)方面起到了積極的作用。

據(jù)外國媒體報道,美國鋁業(yè)公司(alcoa)于2014年7月15日宣布,已與聯(lián)合技術公司(unitedtechnologiesco.)旗下的普拉特·惠特尼公司(pratt&whitney)簽訂了一項價值11億元,長達10年的發(fā)動機風扇葉片供應合同。這些purepowerpw1000g型發(fā)動機風扇葉片是用鋁-鋰合金制造的。美國鋁業(yè)公司的優(yōu)質(zhì)鋁合金材料與普拉特·惠特尼公司的先進技術相

鋁合金具有比重小、耐蝕性好、比強度高、易加工等特點，在風機制造領域得到了大量應用．如葉輪、葉片等。但強度相對有限仍然是制約其應用范圍的主要原因，特別是作為風機的核心零部件葉輪sprit片．其強度是決定風機安全運轉和使用壽命的首要指標。目前風機鋁合金葉片多采用精密澆鑄的工藝制造．工藝簡單、成本低，但受限于工藝方法，葉片內(nèi)部存在氣孔、夾雜等缺陷，導致葉片綜合力學性能不足。

據(jù)外國媒體報道，美國鋁業(yè)公司（alcoa）于2014年7月15日宣布，已與聯(lián)合技術公司（unitedtechnologiesco．）旗下的普拉特·惠特尼公司（pratt＆whitney）簽訂了一項價值11億元，長達10年的發(fā)動機風扇葉片供應合同。這些purepowerpw1000g型發(fā)動機風扇葉片是用鋁一鋰合金制造的。美國鋁業(yè)公司的優(yōu)質(zhì)鋁合金材料與普拉特·惠特尼公司的先進技術相結合，使風扇葉片的質(zhì)量有較多的下降，從而進一步提高了發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性。

本文通過對航空鈦合金葉片工藝特點的分析和對不同葉片數(shù)控砂帶磨削的生產(chǎn)實踐、工藝試驗、驗證分析,總結提出航空鈦合金葉片實現(xiàn)數(shù)控砂帶磨削的幾個必要條件和相應對策。

中科院沈陽金屬所高溫防護涂層課題組沈明禮副研究員等近期研發(fā)出顛覆傳統(tǒng)的“綠色”滲鋁技術，使先進鋁化物涂層制備達到像真空鍍膜一樣的無毒氣排放、無有害元素摻雜要求，涂層抗氧化性能優(yōu)越于普通的鋁化物涂層。

中科院沈陽金屬所高溫防護涂層課題組沈明禮副研究員等近期研發(fā)出顛覆傳統(tǒng)的“綠色”滲鋁技術，使先進鋁化物涂層制備達到像真空鍍膜一樣的無毒氣排放、無有害元素摻雜要求，涂層抗氧化性能優(yōu)越于普通的鋁化物涂層。

利用數(shù)值計算方法研究了一種典型的大高徑比垂直軸風力機葉片動態(tài)失速現(xiàn)象。在驗證數(shù)值計算方法可靠的基礎上，結合速度矢量圖和渦量圖，研究了8m／s風速時風力機在不同尖速比下葉片動態(tài)失速現(xiàn)象以及風輪尺寸改變時風輪動態(tài)失速流場及其對風力機功率系數(shù)的影響規(guī)律。研究表明，尖速比過低，增大弦徑比和葉片數(shù)均導致葉片動態(tài)失速和氣流分離呈現(xiàn)加劇趨勢，削弱風力機的氣動性能。對用于城市風力發(fā)電的大高徑比垂直軸風力機，應使其在最佳尖速比下運行，同時控制弦徑比在0．2—0．4之間，葉片數(shù)為3或4，以獲得較好的氣動性能。

結合msc.superforge和msc.marc計算平臺,對一款30m×30mm的鋁合金方管型材的擠壓成形過程和模具的應力負載情況進行了數(shù)值模擬研究。對擠壓變形過程中金屬的應力和應變速率的變化情況進行了對比,發(fā)現(xiàn)金屬變形時塑性變形較大的位置,對應的等效應力也較大。分析了模具的應力分布情況,對方管型材模具的設計提出了優(yōu)化方案。證明數(shù)值分析手段,能夠為模具的設計提供有效的參考依據(jù)。

高溫鍛造過程中,坯料內(nèi)的溫度場、應變場等熱力參數(shù)對鍛件內(nèi)的裂紋損傷和微觀組織有重要影響.利用剛粘塑性有限元法,對某重型燃機葉片的鍛造過程進行了有限元數(shù)值模擬,得到了鍛造過程中鍛件內(nèi)溫度場、應變場以及鍛造載荷隨時間的變化規(guī)律,并在此基礎上結合裂紋損傷和修復機制以及再結晶組織演化規(guī)律,提出了一種優(yōu)化的鍛造工藝方案.即在終鍛尺寸上公差基礎上欠壓4mm進行預鍛,預鍛溫度1160℃,終鍛溫度1120℃.實際鍛造工藝試驗驗證了工藝方案的可行性,為該工藝的工程應用奠定了科學基礎.

文中介紹風機葉片由原來采用鋼板沖壓成形、焊接而成,改為鋁合金并應用激冷與微量元素銻復合變質(zhì)后,不僅使葉片的內(nèi)、外質(zhì)量得到了保證,還大大提高了鑄件的耐蝕性和使用壽命,降低了動力消耗和成本。

為了評估焊接修復汽輪發(fā)電機轉子鋁合金葉片接頭強度的可靠性,基于空氣動力學理論,分析和計算了由離心力與空氣升力在旋轉運動葉片tig焊接接頭上產(chǎn)生的拉伸應力,并進行強度校核。強度校核表明,用salsi-l鋁合金焊絲形成的焊接接頭安全許用應力大于接頭受到的拉伸應力,焊接接頭安全可靠。本分析方法為旋轉體焊接接頭強度校核提供了一定理論基礎。

為了提升雙吸離心泵的性能,研究其內(nèi)部流動規(guī)律,采用rngk-ε方程湍流模型和標準simple算法對某一扭曲葉片雙吸離心泵全流道進行了cfd分析,并與實驗值進行比較。結果表明,該方法能夠較為準確地預測出雙吸離心泵葉輪與蝸殼間及內(nèi)部的流動特性,所得結果對進行雙吸離心泵的水力設計或改型優(yōu)化設計等研究具有重要的指導意義。