Регистрация / Вход
Прислать материал

Моделирование литья сопловых блоков лопаток из жаропрочных никелевых сплавов.

Фамилия
Ефремов
Имя
Андрей
Отчество
Александрович
Номинация
Металлургия
Институт
Институт экотехнологий и инжиниринга (ЭкоТех)
Кафедра
Кафедра литейных технологий и художественной обработки материалов
Академическая группа
ММЛ-15-1
Научный руководитель
д.т.н., проф. Белов В.Д.; Ведущ. инж. Фадеев А.В.
Название тезиса
Моделирование литья сопловых блоков лопаток из жаропрочных никелевых сплавов.
Тезис

Обычно блоки сопловых лопаток (рисунок 1) производят из жаропрочных никелевых сплавов, так как они должны работать при очень высоких температурах и в агрессивной среде. Прецизионное литье в вакууме, также известное как литье по выплавляемым моделям, единственный производственный метод для изготовления блоков сопловых лопаток, имеющих очень сложную форму. Разработка двигателей последнего поколения, зачастую приводит к усложнению геометрии лопаток, а также к утонению стенок пера. Однако, данные нововведения усложняют производственный процесс, ведут к увеличению количества дефектов (в первую очередь пористости). В результате, разработка технологии литья сопловых блоков нового поколения осуществляется методом «проб и ошибок», или другими словами с помощью экспериментальных заливок образцов. Но этот метод очень дорог и затрачивает большое количество времени.

 

Рисунок 1 – Блок сопловой 3 ступени турбины низкого давления газотурбинного двигателя ПД-14

 

В данной работе предложено три версии литниково-питающей системы для одновременной заливки сразу нескольких блоков (в настоящее время блоки заливаются по одному) на вакуумно-плавильной установке ALD VIM-IC20. C целью частичной замены дорогостоящих экспериментальных заливок проведено моделирование заливки и затвердевания отливок сопловых блоков в программной среде ProCast.

Создана конечно-элементная сетка отливки и керамической оболочки для моделирования. Подобраны граничные условия и параметры заливки, такие как начальные температуры расплава и формы, теплофизические свойства сплава и материала керамической формы, а также коэффициенты теплопередачи. Произведено моделирование и оценены его результаты.