鈦合金葉輪精鑄成型數值模擬及實驗驗證

摘要：針對鑄造鈦合金葉輪葉片內部缺陷多和成型質量差的問題,通過設計兩種澆注系統,運用有限元方法對澆注系統進行數值模擬,研究澆注系統設計優化對精鑄的充型和凝固過程中流場、溫度場及縮孔縮松的影響,在最優設計基礎上進行熔模精鑄實驗,同時對其鑄件的微觀組織和力學性能進行檢測與分析。結果表明:在型殼預熱溫度400℃、澆注溫度1730℃,澆注時間8 s條件下,模擬結果得到底注式澆注系統充型、凝固質量好,鑄件內部無缺陷;頂注式結構充型流場紊亂,存在卷氣現象,同時鑄件內部缺陷較多,故底注式多冒口結構澆注系統優于頂注式結構;對底注式系統進行了實驗驗證,鑄件顯微組織致密,拉伸屈服強度、斷面收縮率和硬度分別為785.5 MPa、25.5%和301.67 HBW,力學性能較好,表面精度較高,符合高品質鈦合金鑄件的要求。