大型水轮机上冠铸造工艺设计与优化.pdf
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1、内燃机与配件w w w n r j p j c n大型水轮机上冠铸造工艺设计与优化母云涛(四川川煤华荣能源有限责任公司广元机制分公司,四川 广元 )摘要:本文在对上冠的结构及技术要求进行深入分析后,运用有关金属凝固中的顺序凝固原则和铸造工艺设计的大孔出流理论的知识,设计了出了上冠铸件的初步铸造工艺方案,然后使用铸造模拟仿真软件F l o w D对所设计的初步铸造工艺的金属液体的充型和凝固的过程进行了模拟仿真,得到了仿真结果,通过对模拟结果的分析发现了初步铸造工艺在充型以及凝固过程中可能存在的一些不足,然后针对这些问题提出了工艺改进措施,改进之后再进行仿真,最后得出了较理想的工艺.关键词:上冠;
2、顺序凝固;大孔出流;铸造工艺;模拟仿真中图分类号:T G 文献标识码:A文章编号:X()D e s i g na n dO p t i m i z a t i o no fC a s t i n gP r o c e s s f o rU p p e rC r o w no fL a r g eH y d r a u l i cT u r b i n e sM uY u n t a o(S i c h u a nC h u a n m e iH u a r o n gE n e r g yC o,L t d G u a n g y u a nM e c h a n i s mB r a n c
3、 h,S i c h u a nG u a n g y u a n ,C h i n a)A b s t r a c t:A f t e r i n d e p t ha n a l y s i so f t h e s t r u c t u r e a n d t e c h n i c a l r e q u i r e m e n t so f t h e c r o w n,t h i s a r t i c l e a p p l i e sk n o w l e d g eo f t h e s e q u e n t i a l s o l i d i f i c a t i
4、o np r i n c i p l e i nm e t a l s o l i d i f i c a t i o na n d t h e l a r g eh o l e f l o wt h e o r y i nc a s t i n gp r o c e s sd e s i g nt od e s i g nap r e l i m i n a r yc a s t i n gp r o c e s sp l a n f o r t h e c r o w n T h e n,t h e c a s t i n gs i m u l a t i o ns o f t w a r
5、 eF l o w Di su s e dt os i m u l a t et h ef i l l i n ga n ds o l i d i f i c a t i o np r o c e s so f t h em e t a l l i q u i di nt h ed e s i g n e dp r e l i m i n a r yc a s t i n gp r o c e s s,a n dt h e s i m u l a t i o nr e s u l t s a r eo b t a i n e d,T h r o u g ht h e a n a l y s i
6、 so f s i m u l a t i o nr e s u l t s,s o m ep o s s i b l es h o r t c o m i n g so ft h ep r e l i m i n a r yc a s t i n gp r o c e s si nt h ef i l l i n ga n ds o l i d i f i c a t i o np r o c e s sw e r ed i s c o v e r e d T h e n,p r o c e s s i m p r o v e m e n tm e a s u r e sw e r ep r
7、 o p o s e d t oa d d r e s s t h e s e i s s u e s A f t e r i m p r o v e m e n t,s i m u l a t i o nw a sc o n d u c t e d,a n dam o r e i d e a l p r o c e s sw a s f i n a l l yo b t a i n e d K e yw o r d s:C r o w n i n g;S e q u e n t i a l s o l i d i f i c a t i o n;L a r g eh o l eo u t f
8、 l o w;C a s t i n gp r o c e s s;S i m u l a t i o ns i m u l a t i o n作者简介:母云涛(),男,籍贯(四川省绵阳市),汉族,工程师,大学本科,研究方向:机械制造.前言水力发电与火力发电和核能发电相比,在运转过程中不排放有害的气体、烟尘和灰渣,又没有核辐射污染,是一种清洁的电力生产,具有明显的优势.经过多年的发展,水轮发电机组制造技术趋于完善,运行的可靠性较高.作为水轮机转轮中的关键部件,上冠是水轮机中技术含量最高,铸造难度最大的铸件之一.研究大型低碳不锈钢水轮机上冠的铸造工艺,获得组织和性能优良的铸件,对于我国水电技术的
9、发展和完善具有深远的意义.上冠铸钢件是混流式水轮机组的关键部件之一,一般都采用马氏体不锈钢铸造(主要是Z G C r N i M o),马氏体不锈钢具有良好的抗水下疲劳性能,并具有较高的强度、塑性、韧性和良好的焊接性能,因此是铸造上冠较为理想的材料.铸造工艺设计 浇筑位置及分型面设计零件结构的铸造工艺性指的是零件的结构应符合铸造生产的要求,易于保证铸件的品质,简化铸造工艺过程和降 低 成 本.铸 件 为 中 空 回 转 体 结 构,轮 廓 尺 寸 为 mm mm;铸件的壁厚不均匀,但厚壁处与薄壁处过渡较平稳,最薄处为 mm大于了铸件的最小壁厚,铸件的壁厚以一个小角度向上增厚,有利于顺序凝固和补
10、缩;铸件的最小孔直径为 mm,槽也都符合铸造工艺要求.铸件的三维图如图所示.图铸件三维图上冠的重要加工面、主要工作面和受力面应尽量放在底 面 或 侧 面,因 此 上 冠 的 过 流 面 应 放 在 下 面;由 于Z G C r N i M o的体积收缩较大,浇注位置应尽量满足顺序凝固的原则,铸件的厚实部分一般置于浇注位置的上方,以利于设置冒口补缩,因此上冠的法兰面朝上方便安放冒口;上冠的薄壁部位应置于浇注位置的底面或侧面,以防止浇不到、冷隔等缺陷.选择分型面时尽可能将铸件的全部或大部分放在同一箱内,以减少因错型造成的尺寸偏差,根据这一原则,应考虑将上冠全部或大部分放在同一个砂箱里;应尽量把 年
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