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The o impulsor é o componente principal da bomba centrífuga. Durante a operação, o impulsor deve suportar a vibração e a força centrífuga, exercendo assim o estresse de tração, compressiva e flexãona lâmina. Além disso, fluindo por halholes externos ou micronholes (como mostradona Figura 1) tende a causar corrosão de pitting, reduzindo assim--A eficiência da transferência de fluido. Portanto, a eliminação de defeitos internos e de superfície das lâminas do impulsor é essencial para evitar o fluência, falha de fadiga e até mesmo dano. A análise de fluxo de fundição pode ser incorporada ao processo de projeto preliminar para reduzir a possibilidade de formar defeitos em fundição de investimento (como segregação, espinhos de superfície, encolhimento e porosidade), o que pode melhorar significativamente a qualidade dos fundidos e encurtar o processo de desenvolvimento de produtos. Vários métodos foram desenvolvidos para simular o processo de vazamentona fundição, incluindo o método semi

Implicic de correlação de pressão (simples), marca e elemento (Mac) 2 e o volume de algoritmo de solução de fluido (SOLA

VOF). 3 Para melhorar a qualidade dos fundamentos do impulsor, este estudo usa a tecnologia de análise de fluxo de molde em anycasting para simular o processo de derramamento para otimizar o sistema de vazamento e aumentar a produção e produtividade de fundições.

1 Defeitos típicos formados pelo impulsor espiral de uma bomba centrífuga: poros de encolhimento interno; b defeitos superficiais

Method

componentes-Os utilizadosna experiência incluiu um molde de rotor com um diâmetro de 96,803 milímetros e uma porta de 60 mm com dois corredores em ambos os lados. A Figura 2A ilustra o projeto inicial do sistema de gating. O material da bomba é de aço inoxidável 17-4ph. As propriedades físicas dos materiais de aço inoxidável são as seguintes: densidade (ρ) é 7750 kg m-3, calor (s) específico (s) é 459,45 j kg<1 ° C, a temperatura líquida (TP) é de 1440 ° C e a temperatura do solidus (TS) é de 1400 ° C. O coeficiente de expansão térmica e a condutividade térmica muda significativamente com a temperatura, e eles são considerados variáveis. Para parâmetros físicos (como densidade, calor específico e calor latente) que têm uma mudança limitada com temperatura, eles são tratados com constantesno software de simulação. O objetivo principal da simulaçãonumérica do processo de vazamento e solidificação é otimizar os parâmetros do processo e realizar a previsão e o controle dos defeitos de fundição. Usamos software 3D do SolidWorks para desenvolver modelos de elementos precisos das lâminas de impulsores e sistema de gating. Em seguida, importe o modelo em anycasting para pré-processamento com baseno método de diferença finita (FDM). Nonó de cálculo discreto, derivamos uma equação de diferença contendo umnúmero finito de incógnitas. Resolver as equações de diferença produz soluções analíticas aproximadas, que são usadasno projeto de parâmetros físicos e condições de processo em simulaçõesnuméricas. O critério de convergência do cálculo iterativo é-0.001. De acordo com o Modulus Residual Melt (RMM) 4 e o modelo de critério Niyama 5,6, a probabilidade de ocorrência de defeitos é avaliada. O enchimento de metal fundido envolve fluxonão-isotérmico, com perdas de transferência de calor e solidificação. De acordo com a conservação da massa, impulso e energia, vários comportamentos termodinâmicos e evolução do campo de fluxo podem ser analisados. A equação de continuidade, a equação Navierstokes (para o momento), a equação de energia e a função de volume de fluido são usadas para prever o comportamento de preenchimento do metal fundido e descrever as alteraçõesna superfície livre do fluxo de metal. O modelo de critério Niyama para previsão de encolhimento é especificado da seguinte maneira:

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101; G representa o gradiente de temperatura local (K M-1) da região de interesse; R é a taxa de resfriamento; Cniyama representa o limiar do padrão Niyama. O valor do cniyama usado aqui é 1,0 k1

2 s12 mm-1.4 

=sults and discussion -numerical A análise do plano de derramamento inicial

figure 2A mostra o desenho do sistema de porta-verticais, que contém 3849925 unidades de computação. A temperatura de derramamento (Trasling) e a temperatura do molde de shell (Tceramic) são 1580 e 1200 ° C, respectivamente. O fluxo transitório de metal fundido em t1,9 segundos é mostradona Figura 2b. O derramamento foi concluído em aproximadamente 3,7 segundos. Como mostradona foto, o hub estava cheio de lâminas antes. Isso ocorre porque a estrutura da lâmina é mais complexa e a espessura é desigual, o que aumenta a resistência do fluxo e a tendência de gerar turbulência. A figura 2C mostra a sequência de solidificação de metal fundido. A solidificação foi concluída em aproximadamente 882,5 segundos.

a borda externa solidificada por cerca de 187 segundos, o que aconteceu mais cedo do que a lâmina. A Figura 3 mostra a probabilidade de defeitos em cada parte da fundição com basenos parâmetros iniciais de fundição usando o modelo de critério Niyama (isto é, considerando a proporção de gradiente de temperatura e taxa de resfriamento) combinada com RMM. O RMM representa o volume do derretimento retido dividido pela área de superfície quando a fração crítica de sólidos é atingida em cada grade.

O menor valor do RMM, maior a possibilidade de formar defeitos. Como mostradona figura, os defeitos de encolhimento são propensos a aparecer em áreas finas e áreas com grandes mudanças. A espessura da parede estrutural. Nós especulamos que o uso de metal fundido com temperatura mais baixa e uma temperatura inferior do molde de casca faz com que a estrutura perto da parede fina se esfrie mais rápido, resultando em estresse residual interno e encolhimento de superfície e deformação. Além disso, o arrefecimento rápido do canal de alimentação entre as dendrites secundárias aumenta a resistência ao fluxo do metal em fusão, resultando em alimentação insuficiente e, eventualmente, o encolhimento.

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