基于仿真的熔模铸造不锈钢铸件浇注系统优化

基于Pro CAST软件,针对304不锈钢铸件的缩松缺陷,通过充型过程、凝固过程模拟,对铸件的浇注系统进行优化。Pro CAST模拟结果表明,利用原用浇注系统进行预测的缩松出现位置与实际浇注结果一致。基于凝固过程的模拟结果,在铸件的热节部位补加一组内浇道,实现铸件的顺序凝固以保证补缩,从而消除缩松缺陷。即实现铸件由内向外先凝固,内浇口随之凝固,再次是直浇道、横浇道,最后是浇口杯凝固。将优化后的浇注系统用于实际生产,彻底解决了铸件出现的缩松缺陷,提高了铸件成品率。     

应用均衡凝固理论设计灰铁圆轮铸件的浇注系统

出口欧洲的灰铁铸件圆轮,采用传统顺序凝固理论,正对热节开设冒口补缩的铸造工艺,铸件在补缩的冒口颈处产生缩松缺陷,废品率80%,而且铸件的硬度不均匀,不能满足客户对铸件硬度范围的技术要求。按照均衡凝固理论重新设计浇注系统,冒口不开设在铸件的几何热节处,冒口颈的设计为短薄宽的形式,加大浇口的总截面实现快浇,缩松缺陷得到解决,同时解决了铸件硬度不均匀的问题。生产实践表明,利用均衡凝固理论设计圆轮类铸件的浇注系统工艺,不仅能够解决缩松问题,而且能够使得铸件的硬度更加均匀。     

MAGMA软件在大型球铁轴承盖工艺优化中的应用

以某大型球铁轴承盖为例,针对存在的问题,利用MAGMA模拟软件,通过进行凝固过程、热节分布、热模数及缩松严重度的模拟分析,对铸件工艺进行优化。根据优化后的铸件工艺方案进行试生产,解剖后铸件内部未发现缩松缺陷,验证了工艺方案的可行性,缩短了铸件的试制周期,提高验证一次成功率。     

排气歧管铸件的铸造工艺设计与优化

针对排气歧管铸件孤立热节多,又无法设置冒口的情况,采用华铸工艺分析软件模拟铸件的凝固过程,预测缩孔、缩松缺陷出现的部位;采用铸件均衡凝固理论,设计浇注系统和冒口补缩系统,采用“宽、薄、短、斜”的冒口颈是充分利用石墨化膨胀自补缩作用的关键,采用该技术并优化相关工艺参数后,有效地克服了排气歧管铸件的缩孔、缩松缺陷,大幅度提高了铸件的工艺出品率和成品率,取得了显著的经济效益.     

均衡凝固技术在精密铸造三通件上的应用

熔模铸造不锈钢三通铸件生产时,由于冒口与热节之间距离较远,导致两者之间的补缩通道堵塞,产生缩松缺陷。为消除此缺陷,运用均衡凝固技术对其进行工艺改进,在偏离热节的位置设置浇冒口。利用模拟软件对改进后工艺进行模拟分析。结果表明,新设置的冒口与产生缩松的热节之间补缩通道畅通,铸件中的缩松消失。     

消除护壳铸件缩松缺陷的工艺实践

为了解决薄壁护壳铸件的局部热节缩松缺陷,对发生缺陷的部位进行了解剖观察,分析判定了产生缺陷的原因,改进了原有铸造工艺,并利用CAE模拟软件对改进工艺进行了数值模拟。模拟结果显示,改进工艺实现了铸件的顺序凝固,消除了局部热节缩松等缺陷,同时,为了解决了个别铸件的晶粒粗大问题,对原有热处理工艺进行调整,生产实践表明,采用改进、调整后的铸造及热处理工艺生产的护壳铸件,消除了上述缺陷,符合设计及技术要求。     

特大型风电球墨铸铁轮毂的铸造工艺设计

为了提高铸件新品试制的成功率,在分析4MW特大型风电轮毂结构特点和技术要求的基础上,利用Magmasoft软件进行铸件凝固过程的模拟,根据铸件热节和缩松的分布初步确定冷铁、冒口、浇注系统的设计,然后再进行充型过程和凝固过程的模拟,根据模拟结果优化工艺方案。采用优化后的工艺方案小批量试制铸件,铸件质量完全满足技术要求,符合模拟分析结果。     

铸件凝固过程孤立域动态划分及缩孔缩松数值模拟

在铸钢件实际生产中，一般凝固过程同时存在着多个熔池孤立域，而各熔池孤立域的补缩行为只限于各自孤立的熔池中．利用“虚拟传热技术”，开发了一种铸件凝固过程数值模拟动态判定孤立熔池域的方法，快速而方便地实现了凝固过程存在多个可补缩域的判别．由此根据凝固过程收缩发生的区域，准确地进行缩孔缩松的预测．可有效地解决凝固过程中同时存在任意多个孤立补缩域的缩孔缩松预测，解决了凝固过程数值模拟中常出现的位置较低的侧暗冒口或铸件中可能出现的缩孔不能被正确预测的技术难题．     

基于数值模拟的低压铸造铝合金压气机壳浇注系统的优化

为了消除低压铸造中AC4C铝合金压气机壳铸件的缩松缺陷,利用ProCAST软件进行了铸件充填和凝固过程的数值模拟。根据仿真结果对铸件的浇注系统进行了分析优化。结果表明,浇注时铸件无法按顺序凝固,且缩松较多。将铸件反置,并使充填压力从0.035 MPa减小至0.028 MPa,金属液的充填过程趋于稳定,但铸件热节处仍存在缩松。最后,通过增加铸件冒口,缩松缺陷基本消除。根据仿真结果成功铸造出形状完整、表面光滑和显微结构致密的AC4C铝合金压气机壳铸件。     

基于AnyCasting大型薄壁鞍座铸造工艺优化

针对大型薄壁铸件鞍座铸造过程中易产生缩松、缩孔缺陷等问题,基于AnyCasting模拟软件对鞍座的充型和凝固过程进行了模拟。根据模拟结果分析缩松、缩孔缺陷的位置分布,发现铸件内部有缩松、缩孔现象产生,并通过实际浇注试验对比缺陷位置以验证模拟结果的可信性。采用在热节位置添加内冷铁的改进方案,结果表明,原缺陷产生位置在凝固过程中优先凝固,消除了缩松、缩孔缺陷,为类似薄壁铸件实际生产提供相应指导。     

利用均衡凝固理论降低离心铸造气缸套废品率

采用均衡凝固理论分析气缸套离心铸造的缩孔类缺陷形成原因，并利用该理论，通过改变热节部位离心铸造模具表面结构，调整斜度区的涂料厚度来调节热节根部的冷却速度，充分利用凝固过程自补缩，从而消除热节部位缩孔缺陷，使缸套的缩孔废品率降到了1％以下。     

Optimization of investment casting process for K477 superalloy aero-engine turbine nozzle by simulation and experiment

In order to reduce the shrinkage porosity of nickel-based superalloy castings in the investment casting process, the effects of different gating systems on mold filling, solidification process, and prediction of shrinkage porosity of aero-engine turbine nozzle castings were investigated by simulation and experimental methods. Results show that the design of the vertical runner would cause greater turbulence of the melt in the riser during the mold filling process, and the outer runner is not necessary. With the decrease in number of runners, the hot spot moves down towards the casting, and the shrinkage and porosity defects are formed in the casting below the riser. In the original designs, a certain tendency of shrinkage and porosity defect is found in the vanes, inner rings, and outer rings of the castings by both simulation prediction and experiment. Finally, based on the processing optimization, the aero-engine turbine nozzle casting with no shrinkage and porosity defects is obtained.

     

对"均衡凝固技术"几个基本问题的讨论--球墨铸铁缩松、缩孔问题探讨(三)

就球铁件缩松、缩孔问题对“均衡凝固技术”几个基本问题进行讨论。指出作为该理论的基础的缩胀叠加图不完全符合实际情况；石墨化膨胀提前不利于消除缩松、缩孔。对薄小件缩松倾向大的原因、冒口是否应当靠近和离开铸件热节、是否可以早于铸件热节凝同、冷铁能否使膨胀提前，以及顶注的优点等问题提出不同的看法。认为按比例进行的均衡凝同不可能实现，而且依靠膨胀提前达到的均衡凝同对防止缩松、缩孔不利。     

运用均衡凝固理论解决英国铸件的缩孔问题

用实例给出运用均衡凝固理论,特别是薄、宽、短矩型冒口颈解决英国铸造厂球墨铸铁件的缩孔问题.表明均衡凝固理论作为工艺设计的理论和方法对生产高品质铸件有普遍意义.对计算机凝固模拟进行了讨论.计算机凝固模拟软件可以帮助设计人员改进工艺设计,提高铸件品质.但是认为购置和应用了计算机凝固模拟软件就能产生立竿见影的效果是对计算机凝固模拟软件的误解.在未来很长时期内,计算机凝固模拟作为一个有力的工具,仍然需要有实际铸造工艺设计经验的专家使用才能发挥其作用与潜力,才能达到预期效果.计算机凝固模拟软件与铸造工艺设计的专家系统软件和人工智能软件相结合将能够更好地解决铸造工艺设计问题.     

铝合金石膏型精密铸件凝固过程数值模拟与实验验证

应用自行开发的铸件充型及凝固模拟系统,对铝合金石膏型精密铸件的凝固过程进行了数值模拟。采用自行设计制备的多通道自动测温装置,对所模拟的铸件进行现场测温。为了提高模拟精度,对铸件铸型热物性参数进行了实测,并采用最小二乘法进行拟合。通过计算机模拟预测了铸件的缩孔区,分析了铸件缺陷产生的原因,提出了合理的工艺方案,消除了铸件内缩孔的发生。实验验证的结果表明,数值模拟结果与测试值拟合较好     

采用多热节和即缩即补方法预测铸钢件缩孔的研究

本文在等效液面收缩法和孤立域法基础上建立了预测铸钢件缩孔的新方法－多热节和即缩即补方法,该法实现了对模拟铸件各热节的内部动态瞬时补缩,并采用该方法对两个实际铸钢件进行了缩孔分析。     

热铁(贴)冷铁在精密铸造工艺设计中的应用

在精密铸造工艺设计中,一般是采用在热节圆的位置开设浇口、设置浇道或增加冒口来解决铸件缩孔、缩松等缺陷,使铸件在冷却、凝固过程中有效地形成补缩通道,获得优质的铸件,工艺设计的主要原则也来自于铸件的结构本身.运用热铁(贴)、冷铁的工艺方案,减少精铸件缩孔、缩松,通过从铸件外部冷却环境的改变来改善精铸件品质.     

薄壁铝合金铸件低压铸造的数值模拟与工艺优化

利用ViewCast软件研究了薄壁铝合金筒状铸件的低压铸造充型凝固过程,获得了低压铸造过程中温度场、流动速度场的分布.模拟结果显示,铸件上法兰处将产生缩孔、缩松缺陷.根据模拟结果及理论分析改进初始工艺,在产生缺陷的上法兰处安放冒口.对改进后的工艺重新进行模拟,结果表明,冒口有效地补缩了上法兰部位,消除了缩孔、缩松缺陷.     

重卡轮毂铸造工艺改进

介绍了重卡轮毂铸件的结构特点以及在粘土砂水平造型线上生产的难点,并对先期工艺方案进行了分析,参照传统工艺,在法兰处设置两个冒口进铁,结果铸件热节处缩孔、缩松缺陷严重,缩孔集中在冒口侧铸件厚大部位.通过CAE铸造模拟软件进行充型模拟和凝固模拟,按照顺序凝固原则,改进冒口颈设计,延长冒口补缩有效时间,解决了铸件的缩孔问题.     

不锈钢铸件冒口偏离热节的工艺设计

为防止铸钢件冒口根部的缩孔、缩松缺陷,运用冒口偏离热节动态顺序凝固工艺理论,用模数法设计1Cr18Ni9Ti不锈钢砂铸150FYL液下泵泵体和熔模精铸保温截止阀阀体补缩冒口,在补缩安全系数为1.14～1.20时能较好地消除铸件缩孔、缩松缺陷,获得结构致密的铸件。按技术要求作2～4 MPa,保压3 min水压试验,无一件出现渗漏。批量生产证实,所设计的工艺实用可靠,产品质量稳定,有较好的技术经济效果。