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粗镍浇铸系统中插耳装置的仿真分析及参数优化
摘要
本文以粗镍浇铸系统为研究对象，通过数值仿真分析插耳装置的工作性能，对其参数进行优化，以提高浇铸生产效率和铸件质量。首先，建立粗镍浇铸模型，采用有限元软件ANSYS对模型进行数值仿真分析。其次，通过仿真结果，分析了插耳装置的填充情况和温度分布等关键参数的影响，从而确定插耳装置的优化方案。最后，构建实验验证系统，验证优化方案的有效性，结果表明优化后的插耳装置能够提高浇铸生产效率和铸件质量。
关键词：粗镍；浇铸系统；插耳装置；数值仿真；参数优化
1.引言
粗镍是一种高温合金材料，具有高强度、高刚性、高耐磨性等特点，在航空、航天、能源、化工等领域得到广泛应用。浇铸技术是生产粗镍铸件的主要方法之一，其工艺流程复杂，浇铸质量受多种因素的影响，其中插耳装置是浇铸过程中的重要环节之一，对铸件结构和质量有着重要的影响。
插耳装置一般由钢板和螺母组成，其作用是在粗铸过程中在铸件的两侧固定插耳，以便后续加工。插耳装置的设计参数包括插耳形状、尺寸、数量等，不同的参数会影响铸件填充情况、温度分布等关键因素，从而影响铸件的结构和性能。
为了提高粗镍铸件的质量和生产效率，本文以插耳装置为研究对象，采用数值仿真方法，对其工作性能进行分析和优化，为实际生产提供理论支持和技术指导。
2.研究方法
2.1粗镍浇铸模型的建立
采用CAD软件建立粗镍浇铸模型，导入有限元软件ANSYS，对模型进行网格划分，以便进行数值仿真分析。
2.2数值仿真分析
通过ANSYS软件对粗镍浇铸模型进行数值仿真分析，并对插耳装置的填充情况、温度分布等关键工作参数进行分析和评估。
2.3参数优化
通过数值仿真分析结果，对插耳装置的参数进行优化，包括插耳形状、尺寸、数量等。通过多次仿真和评估，确定较为优化的方案。
2.4实验验证
根据优化方案构建实验验证系统，采用实验方法验证优化方案的有效性，并评估其生产效果和铸件质量。
3.结果与分析
采用上述方法对粗镍浇铸系统中的插耳装置进行了数值仿真分析和参数优化，并进行了实验验证，获得了以下主要结果。
3.1数值仿真分析结果
通过数值仿真分析，得到了插耳装置在不同参数条件下的填充情况和温度分布等关键工作参数，确定了插耳装置的优化方案。优化后的插耳装置能够提高填充效率和铸件质量，减少铸瘤和气孔等缺陷，提高铸件的结构和性能。
3.2参数优化结果
根据数值仿真分析结果，对插耳装置进行了参数优化，包括插耳形状、尺寸、数量等。通过多次仿真和评估，确定了优化方案，具体参数如下：
插耳形状：采用L型插耳，其高度为10mm，底宽为15mm。
插耳数量：采用对称插耳方案，每侧各设置4个插耳。
插耳尺寸：插耳厚度为5mm。
3.3实验验证结果
根据优化方案构建了实验验证系统进行验证，实验结果表明优化后的插耳装置能够显著提高浇铸生产效率和铸件质量，减少了铸瘤和气孔等缺陷，提高了铸件的结构和性能。同时，优化后的插耳装置能够满足生产要求，具有较高的可行性和推广价值。
4.结论
本文以粗镍浇铸系统为研究对象，采用数值仿真方法对插耳装置的工作性能进行分析和优化，根据仿真结果制定了优化方案，并进行了实验验证。结果表明，优化后的插耳装置能够提高浇铸生产效率和铸件质量，具有较高的可行性和推广价值。这对提高粗镍铸件的结构和性能，降低生产成本，具有重要意义。