基合金叶片吸铸成形缺陷的数值模拟

分析了铝合金叶片的等温挤压成形工艺及其在塑性成形过程中的难点,同时介绍了相关模具的设计方法。通过实验验证了原始坯料形状等因素对叶片挤压成形的影响,得出了该零件的最佳毛坯形状,成功的验证了该零件挤压成形的可行性,对类似零件的成形具有一定的参考价值。

金属型冒口尺寸较大,不仅浪费金属液而且清理费用高,同时还不易保证铸件内部质量。采用了浮珠保温冒口后,使铸件得到了良好的补缩,提高了铸件的内部质量;由于冒口直径的缩小节约了铝液,给清理工作带来了很大方便,降低了铸件成本,提高了经济效益。

通过对某型机钛合金叶片型面电解加工工艺技术的研究,总结了叶片电解加工的一般规律。在工艺试验中研制了电极及夹具,同时获得了可靠的工艺参数,保证了零件加工质量,积累了钛合金叶片型面电解加工的经验,为航空发动机生产提供了强有利的支持。

钛合金材料因其比强度较高和抗腐蚀性能较好的特点,已经广泛地应用于航空发动机叶片的生产,然而由于钛合金材料一些特有的物理化学性质,也使得其加工获得良好质量性能变得比较困难。航空发动机叶片型面的加工因其气动性能和交变应力下的疲劳强度性能要求,需要有良好的表面

某型机钛合金叶片材料为tc4,因其比密度低、比强度高、耐腐蚀,成为追求重量轻的先进的航空发动机中压气机叶片的主体。在结构上,该叶片薄壁、两端带缘板、空间曲面、形状复杂;在材料上,该叶片难切削。采用五坐标数控铣削工艺,刀具损耗大、消耗费用高,加工周期长,设备占有量大。

利用刚粘塑性有限元法,对某重型燃机压气机叶片的多工步锻造过程进行了三维有限元模拟。通过有限元数值模拟,得到了多工步锻造过程中坯料的几何形状变化、温度场和应变场的分布规律以及载荷变化曲线。模拟工艺实验表明,压气机叶片锻造工艺和模具设计合理,数值模拟结果准确可靠。

为研究潜水搅拌机性能,应用三维造型软件pro/e建立搅拌机叶片的三维实体模型,利用gambit软件对污水处理水池进行非结构化四面体网格划分,在计算流体动力学软件fluent6.3平台上,采用动坐标系、rngk-ε湍流模型和simple算法,对潜水搅拌机搅拌的污水处理池进行数值模拟,计算全池内流体的宏观流场与各个截面的速度分布,分析潜水搅拌机的轴向有效推进距离与水体截面有效扰动半径,同时对潜水搅拌机的功率进行了研究.计算结果表明:潜水搅拌机能使污水处理池内流体形成连续循环水流,流体轴向推进,径向扩散;池内流体充分搅拌,池内流体流速基本都在0.3m/s以上,符合潜水搅拌机工作要求,故潜水搅拌机与该污水处理池相匹配;同时确定该潜水搅拌机可选取功率为3.0kw的电动机.利用此方法,可为潜水搅拌机的实际工程应用提供一定参考依据.

介绍了钛合金叶片无余量精锻工艺用玻璃防护润滑剂的研制过程、性能检测、复合物玻璃配方设计和应用效果。

通过对发动机压气机铝合金叶片断裂故障进行分析,提出采取喷丸强化+涂漆工艺提高叶片应力腐蚀防护能力。研究了喷丸工艺和涂漆工艺对残余压应力的分布、松弛以及叶片的耐腐蚀性能和耐风砂性能的等的影响规律。结果表明,叶片经喷丸和涂漆处理后,耐腐蚀性能和耐风砂性能显著提高,同时叶片的应力状态得到了有效改善。对防护工艺优化后的叶片进行装机试车考核,考核通过后在叶片上未发现裂纹。

通过对煤矿在用通风机铝合金叶片的渗透检测,可以发现通风机运行状态下难以发现的缺陷,避免了由于叶片缺陷导致的通风机故障对煤矿产生不良影响。在保证煤矿安全生产方面起到了积极的作用。

据外国媒体报道,美国铝业公司(alcoa)于2014年7月15日宣布,已与联合技术公司(unitedtechnologiesco.)旗下的普拉特·惠特尼公司(pratt&whitney)签订了一项价值11亿元,长达10年的发动机风扇叶片供应合同。这些purepowerpw1000g型发动机风扇叶片是用铝-锂合金制造的。美国铝业公司的优质铝合金材料与普拉特·惠特尼公司的先进技术相

铝合金具有比重小、耐蚀性好、比强度高、易加工等特点，在风机制造领域得到了大量应用．如叶轮、叶片等。但强度相对有限仍然是制约其应用范围的主要原因，特别是作为风机的核心零部件叶轮sprit片．其强度是决定风机安全运转和使用寿命的首要指标。目前风机铝合金叶片多采用精密浇铸的工艺制造．工艺简单、成本低，但受限于工艺方法，叶片内部存在气孔、夹杂等缺陷，导致叶片综合力学性能不足。

据外国媒体报道，美国铝业公司（alcoa）于2014年7月15日宣布，已与联合技术公司（unitedtechnologiesco．）旗下的普拉特·惠特尼公司（pratt＆whitney）签订了一项价值11亿元，长达10年的发动机风扇叶片供应合同。这些purepowerpw1000g型发动机风扇叶片是用铝一锂合金制造的。美国铝业公司的优质铝合金材料与普拉特·惠特尼公司的先进技术相结合，使风扇叶片的质量有较多的下降，从而进一步提高了发动机的燃油经济性。

本文通过对航空钛合金叶片工艺特点的分析和对不同叶片数控砂带磨削的生产实践、工艺试验、验证分析,总结提出航空钛合金叶片实现数控砂带磨削的几个必要条件和相应对策。

中科院沈阳金属所高温防护涂层课题组沈明礼副研究员等近期研发出颠覆传统的“绿色”渗铝技术，使先进铝化物涂层制备达到像真空镀膜一样的无毒气排放、无有害元素掺杂要求，涂层抗氧化性能优越于普通的铝化物涂层。

中科院沈阳金属所高温防护涂层课题组沈明礼副研究员等近期研发出颠覆传统的“绿色”渗铝技术，使先进铝化物涂层制备达到像真空镀膜一样的无毒气排放、无有害元素掺杂要求，涂层抗氧化性能优越于普通的铝化物涂层。

利用数值计算方法研究了一种典型的大高径比垂直轴风力机叶片动态失速现象。在验证数值计算方法可靠的基础上，结合速度矢量图和涡量图，研究了8m／s风速时风力机在不同尖速比下叶片动态失速现象以及风轮尺寸改变时风轮动态失速流场及其对风力机功率系数的影响规律。研究表明，尖速比过低，增大弦径比和叶片数均导致叶片动态失速和气流分离呈现加剧趋势，削弱风力机的气动性能。对用于城市风力发电的大高径比垂直轴风力机，应使其在最佳尖速比下运行，同时控制弦径比在0．2—0．4之间，叶片数为3或4，以获得较好的气动性能。

结合msc.superforge和msc.marc计算平台,对一款30m×30mm的铝合金方管型材的挤压成形过程和模具的应力负载情况进行了数值模拟研究。对挤压变形过程中金属的应力和应变速率的变化情况进行了对比,发现金属变形时塑性变形较大的位置,对应的等效应力也较大。分析了模具的应力分布情况,对方管型材模具的设计提出了优化方案。证明数值分析手段,能够为模具的设计提供有效的参考依据。

高温锻造过程中,坯料内的温度场、应变场等热力参数对锻件内的裂纹损伤和微观组织有重要影响.利用刚粘塑性有限元法,对某重型燃机叶片的锻造过程进行了有限元数值模拟,得到了锻造过程中锻件内温度场、应变场以及锻造载荷随时间的变化规律,并在此基础上结合裂纹损伤和修复机制以及再结晶组织演化规律,提出了一种优化的锻造工艺方案.即在终锻尺寸上公差基础上欠压4mm进行预锻,预锻温度1160℃,终锻温度1120℃.实际锻造工艺试验验证了工艺方案的可行性,为该工艺的工程应用奠定了科学基础.

文中介绍风机叶片由原来采用钢板冲压成形、焊接而成,改为铝合金并应用激冷与微量元素锑复合变质后,不仅使叶片的内、外质量得到了保证,还大大提高了铸件的耐蚀性和使用寿命,降低了动力消耗和成本。

通过对超塑性成形与扩散连接(spf/db)成形原理和过程的讨论,以最优成形温度下的ti-6al-4v合金材料特性和超塑性成形气压加载理论优化结果为依据,利用ansys有限元软件的建模和数值模拟,提取夹层板作为研究对象,建立模型和定义材料性能参数,定义接触和加载方式。

板材成形数值模拟技术和现代优化的集成将大大提高设计质量,缩短产品上市时间。两种方法的结合,必须对板材的成形缺陷进行量化的表示,以形成目标函数和约束条件。为此,本文提出了质量函数的概念,并对起皱、平台区、破裂及回弹等常见缺陷进行了定义。