双喷嘴多层喷射成形锭坯演变过程及其形态控制

作     者：王成强 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：马万太

授予年度：2007年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：双喷嘴 喷射成形 锭坯 形态控制 仿真 

摘      要：在喷射成形制备锭坯中,采用双喷嘴可以高效地制备大尺寸锭坯及提高产量,同时可更好地控制金属液和热量在沉积坯表面的沉积分布。因此双喷嘴喷射成形锭坯制备方式是喷射成形产业化的发展方向。 研究了双喷嘴喷射成形设备结构,分析了双喷嘴下锭坯沉积层增长规律,建立了锭坯形态几何数学模型,沉积坯模型能反映实时的锭坯形态增长。模型中喷嘴不对称地分布在基底中心轴旁,使得该模型不仅能仿真喷射轴和基底旋转轴重合的高斯形坯件,还能仿真喷射轴和基底旋转轴不重合的锭坯增长。该模型不仅能预测锭坯的形状,而且能分析雾化锥的金属液分布以及锭坯的“屏蔽效应。 利用上述仿真模型,研究了金属液流率、基底下降速度、基底旋转速度、双喷嘴间夹角、喷嘴扫描角度和喷嘴偏心距等关键工艺参数对锭坯形态的影响,并通过喷射试验对结果进行对比。 研究了自动控制技术在喷射成形工艺过程中的应用。提出了喷射成形监控系统结构,实现了整个喷射过程的实时控制。通过实时检测坯件尺寸并进行反馈控制,可制备符合设定直径尺寸且表面平整的锭坯。 通过大量单双喷嘴喷射成形试验研究和分析,实际喷射结果表明:锭坯形态模型仿真能准确地反映实际喷射过程及锭坯形态。 本文的研究成果已成功应用于SFZD500型锭坯喷射成形设备中,并已稳定地生产出直径400mm,高度1.5m的锭坯产品。