基于去约束的精铸建模仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种基于去约束的精铸建模仿真方法，属于熔模铸造工艺领域，用来解决仿真过程中机械约束对铸件应力分布的影响问题。该方法主要包含以下步骤：(1)对后期需要去除的约束单独建模；(2)对模型进行网格划分；(3)进行网格装配、参数设置，开始凝固计算；(4)以上一步的仿真结果为初始状态，提取、映射温度场、应力场，并删除需要去除的约束，达到去约束的目的；(5)将去约束后的仿真应力与实测应力进行比较，进行验证。与现有技术相比，本发明专利技术的优点在于：使得仿真的预测结果排除了约束的影响，更符合叶片实际状态下的残余应力分布。更符合叶片实际状态下的残余应力分布。更符合叶片实际状态下的残余应力分布。

【技术实现步骤摘要】
基于去约束的精铸建模仿真方法


[0001]本专利技术涉及铸件熔铸工艺，是一种通过仿真的手段来模拟空心涡轮叶片实际铸造过程中约束去除导致应力释放的数值模拟新方法。

技术介绍

[0002]复杂空心涡轮叶片是高推重比发动机的核心技术，由于结构复杂，其合格率极低。导致叶片不合格的因素主要包括尺寸超差、再结晶和铸造缺陷等，目前多采用无余量的熔模铸造对空心涡轮叶片进行制造，由于铸造过程的不可视、周期长，且通过研究发现对工艺参数进行有效调控，可以明显增加涡轮叶片的合格率，因此多采用数值模拟技术对铸造过程中的工艺参数进行研究。铸造过程中主要受热应力、机械应力、相变应力的影响，其中机械应力会随着约束的去除而释放，这里的约束指的是铸造整个过程中除叶片以外的所有部分，比如模壳、陶芯、延长段、工艺筋等，去约束的过程就是指叶片去除这些部分而进行切割等操作的过程。
[0003]工厂实际叶片在应力测量前已经去除了包括工艺结构在内的所有约束，而之前仿真并未考虑去约束对铸件最终状态的影响，导致仿真和实测应力数据差异高达700MPa。铸件残余应力数值以及分布会对材料性能、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于去约束的精铸建模仿真方法，该方法的特征在于包括以下步骤：步骤1整个叶片分为模壳、铸件、陶芯、冷铜四个部分，为了便于后续去约束仿真的进行，尽可能还原实际工艺，需要将涡轮叶片结构中的引晶段、工艺筋、浇道等部分在CAD/CAM软件(UG)中分开建模，方法为：[1]引晶段、选晶器单独建模。工厂对引晶段和选晶器是同时去除的，因此为了在仿真中模拟一块去除的状态，对引晶段、选晶器一起进行建模。引晶段是叶身内部无陶芯部分，所以在叶尖段突变截面向上1mm且无陶芯的部位进行划线，通过删除除引晶段、选晶器以外的所有部分，并对缺失面进行修补，从而达到将引晶段和铸件分割开来、单独建模的目的。[2]工艺筋单独建模。工艺筋连接了缘板和叶尖部位，且具有一定弧度，先进行曲线绘制，为保证外形的控制，采用分段曲线，曲线绘制完成后进行桥接操作，光顺连接处的曲线，最后通过扫略命令生成工艺筋。[3]浇道单独建模。在草图中绘制浇冒口、主浇道的外形，通过旋转命令生成实体，在草图中绘制确定斜浇道位置的曲线，通过管道命令...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜昆，张海云，张翔宇，张瑞媛，张雅莉，张现东，周肖宇，任胜杰，刘军，王硕，白博贤，李翔，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：