基于温控技术的铸件凝固过程智能控制.pdf

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1、硕士学位论文基于温控技术的铸件凝固过程智能控制INTELLIGENTCONTROLOFCASTINGSOLIDIFICATIONPROCESSBASEDONTEMPERATURECONTROLTECHNOLOGY王栎竹哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TG245学校代码：10213国际图书分类号：669密级：公开工学硕士学位论文基于温控技术的铸件凝固过程智能控制硕士研究生：王栎竹导师：吴士平教授申请学位：工学硕士学科：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG2

2、45U.D.C:669DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringINTELLIGENTCONTROLOFCASTINGSOLIDIFICATIONPROCESSBASEDONTEMPERATURECONTROLTECHNOLOGYCandidate：WangLizhuSupervisor：Prof.WuShipingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsProcessingEngineeringAffiliation：Sch

3、oolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要ZL205A合金是我国自行研制出的高强度铸造合金，是典型的Al-Cu-Mn系合金，具有强度高、韧性好、加工性能好、耐腐蚀性能优越等综合性能。目前ZL205A被广泛应用于航空航天领域。本文以ZL205A合金砂型作为研究材料，以重力浇注作为铸造方法，采用实验和数值模拟相结合的方法，研究了铸件凝固过程及

4、随后的冷却过程温度控制对铸件缩松、变形的影响规律。通过研究建立了基于温控技术的铸件缩松、变形协同控制的基本思想及开发了相应的控制技术。针对试验铸件，开展了温度控制对缩松、变形的控制研究，研究表明：砂型铸造条件下，采用加热棒加热方式对铸型实施预热，当加热棒为350℃加热25min，经700℃浇注的铸件凝固后铸件表面完好，表明在砂型铸造中采用加热棒加热铸型获得温度梯度是可行的。采用温度控制提前介入的方法，研究了通过控制铸型温度梯度来控制铸件的缩松，研究表明，在本研究条件下，铸型温度梯度控制的越大，铸件缩松倾向越小，当铸型温度梯度控制在5.85℃/cm下，可以获

5、得无缩松缺陷的铸件。研究表明，对铸型实施温度控制可以有效的控制铸件的变形，在本实验条件下，温度控制采用一侧加热控制、一侧冷却控制和一侧加热与一侧冷却复合控制，结果表明，试验件向着加热一侧（或是不冷却一侧）倾斜，依据试验件的轴线为基准，倾斜角度分别为1.483°、1.511°和1.725°，复合控制下，倾斜加剧。在此基础上，开展了基于温控的缩松与变形综合控制技术的研究，即固相线温度以上实施预热温度梯度的控制，实现消除铸件缩松，固相线温度以下，控制铸型温度使其铸件的温度达到均匀，最大限度的消除铸件由于温差导致的变形，同时，利用对铸型温度的控制达到对铸件的低温退

6、火，进一步消除铸件的残余应力。在本实验条件下，通过数值模拟的优化，获得了实现对铸件综合控制的温控工艺，即初始温度梯度为5.33℃/cm，凝固后，铸件温度分别控制在300℃保温600s和200℃保温600s,实验结果表明，铸件内无缩松，铸件倾斜角约为0.6°。采用本研究开发的温控技术，在环形铸件上进行了应用验证，在数值模拟技术优化的基础上，对铸件实施温控技术，结果表明，铸件的缩松较传统控制技术减少，铸件的变形减少5.557mm。-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文关键词：铸件；温控；大型薄壁环形件；缩松缩孔；变形；-II-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文Abs

7、tractZL205Aalloyisaself-developedhighstrengthcastingalloyinChina.ItisatypicalAl-Cualloywithhighstrength,goodtoughness,goodprocessingperformanceandexcellentcorrosionresistance.Atpresent,ZL205Aiswidelyusedinaerospacefield.TakingZL205Aalloysandmoldastheresearchmaterial,gravitycasting

8、asthecastingmethod,byadoptingthec