Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Schleuderfeingießen von TiAl-Turbinenrädern:
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Veröffentlicht: |
Göttingen
Cuvillier
2014
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INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT I
VERSICHERUNG II
INHALTSVERZEICHNIS III
1 EINLEITUNG UND ZIELSETZUNG 1
2 STAND DER TECHNIK 3
2.1 ANFORDERUNGEN AN TURBINENRAEDER 3
2.1.1 FUNKTIONSWEISE EINES ABGASTURBOLADERS 3
2.1.2 BEANSPRUCHUNGEN 4
2.1.3 POTENTIELLE TURBINENRADWERKSTOFFE 5
2.2 Y-TITANALUMINIDE 6
2.2.1 AUFBAU, GEFUEGE
UND LEGIERUNGEN 6
2.2.2 MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN 10
2.2.3 GIEBEIGENSCHAFTEN 13
2.2.4 THERMOPHYSIKALISCHE EIGENSCHAFTEN 16
2.3 SCHLEUDERFEINGIEBEN VON TI AI-TURBINENRAEDERN 17
2.3.1 ANFORDERUNGEN 17
2.3.2 SCHMELZ-UND FORMSCHALENTECHNOLOGIE 19
2.3.3 AUFBRINGUNG DES GIEODRUCKS 21
2.3.4 TYPISCHE GUSSFEHLER 23
2.3.5 GIEBPARAMETER UND ANGUSSGESTALTUNG 25
2.4 NUMERISCHE SIMULATION SCHLEUDERFEINGIEBVERFAHREN 28
3 UNTERSUCHUNGSMETHODEN 32
3.1 TURBINENRADGEOMETRIE UND TIAI-LEGIERUNG 33
III
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INHALTSVERZEICHNIS
3.2 EXPERIMENTELLE GIESSVERSUCHE 34
3.2.1 VERWENDETE VORRICHTUNG ZUM
SCHLEUDERGIESSEN 34
3.2.2 EXPERIMENTELLE VARIATION DER GIEBPARAMETER 36
3.2.3 VORGEHENSWEISE ZUR AUSWERTUNG DER GIESSVERSUCHE 38
'3.3 NUMERISCHE GIESSSIMULATION 41
3.3.1 SOTTWARE STAR-CAST 41
3.3.2 BESTIMMUNG DER THERMOPHYSIKAIISCHEN MATERIALEIGENSCHAFTEN 42
3.3.3 MODELLIERUNG DES GIESSSYSTEMS 46
3.3.4 NUMERISCHE VARIATION DER GIESSPARAMETER UND
DER ANGUSSGEOMETRIE 51
4 ERGEBNISSE DER
EXPERIMENTELLEN GIESSVERSUCHE 54
4.1 PARAMETERVARIATION ZUR ERMITTLUNG DES BASISPARAMETERSATZES 54
4.2 STATISTISCHE AUSWERTUNG DER 25 VERGLEICHSABGUESSE 57
4.2.1 CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNG
UND MIKROSTRUKTUR 58
4.2.2 WECHSELWIRKUNG ZWISCHEN GUSSFEHLERN UND TURBINENRADPOSITION 60
4.2.3 WECHSELWIRKUNG ZWISCHEN GUSSFEHLERN UND TURBINENFLUEGELPOSITION 63
4.2.4 DISKUSSION 65
5 ERGEBNISSE DER NUMERISCHEN GIESSSIMULATION 66
5.1 VALIDIERUNG STAR-CAST 66
5.2 FORMFUELLUNG DES VIERFACH ANGUSSSYSTEMS 68
5.2.1 SCHMELZEFLUSS IM UEBERGANG ANSCHNITT / TURBINENRADKAVITAET 73
5.2.2 THERMISCHE VORGAENGE
WAEHREND DER FORMFUELLUNG 78
5.3 ERSTARRUNG DES VIERFACH ANGUSS 84
IV
INHALTSVERZEICHNIS
5.4 EINFLUSS GIESSPARAMETER BEIM VIERFACH ANGUSS 86
5.4.1 GIEBTEMPERATUR 86
5.4.2 KUEVETTENTEMPERATUR 89
5.4.3 WINKELBESCHLEUNIGUNG 94
5.4.4 ENDDREHZAHL 97
5.5 EINFLUSS DER ANGUSSGEOMETRIE 99
5.5.1 GIEBLAUF- UND ANSCHNITTQUERSCHNITT 99
5.5.2 GIEBLAUF
LAENGE 103
5.5.3 DURCHMESSER DER ANGUSSTRICHTEROEFFNUNG 106
5.5.4 HORIZONTALE ANGUSSVERDREHUNG 108
5.5.5 INDIREKTE ANSCHNITTTECHNIK 112
5.6 DISKUSSION 117
6 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 120
TABELLENVERZEICHNIS: 123
ABBILDUNGSVERZEICHNIS: 125
LITERATURVERZEICHNIS 133
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