基于ProCAST的ZL114A尾段殼體凝固成形數(shù)值模擬與工藝優(yōu)化

樊振中，叢延，吳凌華，李衛(wèi)東，羅磊，張楊，劉國(guó)，張勇為，王剛，肖佑濤

基于ProCAST的ZL114A尾段殼體凝固成形數(shù)值模擬與工藝優(yōu)化

樊振中1,2*，叢延3，吳凌華4，李衛(wèi)東5，羅磊4，張楊5，劉國(guó)5，張勇為5，王剛5，肖佑濤5

（1.中國(guó)航發(fā)北京航空材料研究院，北京 100095；2.北京市先進(jìn)鋁合金材料及應(yīng)用工程技術(shù)研究中心，北京 100095；3.北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京 100076；4.海裝西安局駐成都地區(qū)第四軍事代表室，成都 610100；5.四川航天長(zhǎng)征裝備制造有限公司，成都 610100）

針對(duì)ZL114A尾段殼體研制需求，利用低壓充型液態(tài)成形工藝與數(shù)值仿真計(jì)算，預(yù)測(cè)疏松缺陷分布位置及嚴(yán)重程度，通過(guò)改進(jìn)工藝來(lái)減少疏松缺陷，進(jìn)而提高生產(chǎn)合格率。基于ProCAST軟件對(duì)ZL114A尾段殼體低壓充型凝固過(guò)程進(jìn)行仿真計(jì)算，分析充型凝固過(guò)程中的流動(dòng)場(chǎng)與溫度場(chǎng)分布、充型時(shí)間、流動(dòng)長(zhǎng)度與凝固時(shí)間，預(yù)測(cè)疏松缺陷分布位置及嚴(yán)重程度，結(jié)合枝晶相干點(diǎn)雙電偶熱分析法測(cè)試結(jié)果，對(duì)低壓充型工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。由尾段殼體凝固疏松缺陷的仿真計(jì)算結(jié)果與枝晶相干點(diǎn)溫度測(cè)試結(jié)果可知，低壓充型增壓速度得到提高，保壓時(shí)間有所延長(zhǎng)，對(duì)安裝凸臺(tái)冷鐵材質(zhì)與厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化后，疏松缺陷得到顯著改善。通過(guò)數(shù)值仿真計(jì)算指導(dǎo)了鑄造工藝設(shè)計(jì)，制備得到了滿足技術(shù)指標(biāo)要求的ZL114A尾段殼體。

ZL114A鋁合金；數(shù)值模擬；凝固成形；工藝優(yōu)化；力學(xué)性能；尾段殼體

鋁合金因其密度低、比強(qiáng)度高、比剛度高、耐蝕性佳、加工性能優(yōu)異且成形性能好等特點(diǎn)而在航空航天、新能源汽車(chē)、船舶和海洋裝備中得到了廣泛的應(yīng)用[1-6]。……