铸造合金凝固过程补缩机理的探讨及其应用

从金属凝固理论及流体力学理论出发，建立了描述铸造合金凝固过程中补缩现象的数学模型，通过分析与计算，定量地揭示了传统工艺的合理性，并指出了其中存在的一些偏见。     

熔模精密铸造合金凝固补缩问题的研究

通过合金液在熔模精密铸造型壳中的流动状况分析,探讨了合金液流动状况与凝固补缩的关系,并提出了合金凝固方式对"补缩"的影响,在研究熔模铸造浇注补缩系统特点的基础上,提出了有关"补缩参数"的取值方法和影响因素.     

TiAl合金铸造工艺数值模拟及分析

利用数值模拟方法对比研究了重力铸造、离心铸造和真空吸铸等工艺铸造TiAl合金涡轮铸件的工艺过程,分析了TiAl合金熔体在型腔中的充填规律及凝固特性.结果表明,传统的重力铸造及离心铸造容易产生浇不足、缩松、缩孔等缺陷,真空吸铸技术能大幅提高钛合全熔体的充填能力,且充填过程十分平稳,凝固过程中易于补缩,是小型TiAl合金铸件理想的成型方法.     

铸造合金补缩距离的研究进展

为研究铸造合金的凝固补缩距离,通过总结、归纳现有的研究方法及研究成果,从补缩距离的影响因素和计算方法入手,总结了在不同合金材料和不同铸造方法条件下,铸件宽厚比、冒口尺寸、冷铁结构和浇注工艺参数等对补缩距离的影响规律,指出现阶段研究存在的问题,并结合我国航空装备的实际生产现状,认为在研究合金补缩距离时,应注重补缩距离研究在铸件实际方案设计和缺陷克服方面的应用。     

孕育铸铁件的无冒口铸造工艺

本文运用铸铁件“均衡凝固与有限补缩理论”,对孕育铸铁的收缩特性和具体铸件的补缩特点作了分析。提出该类合金无冒口铸造工艺设计的方法,为铸铁件铸造工艺方案的制定开辟了新路。     

基于CAE分析的高压开关铝合金壳体铸造工艺优化

基于铸造数值模拟技术,对高压开关用铝合金铸件的凝固过程和充型过程进行了模拟。通过对凝固过程的温度场和铸造缺陷进行分析,并依据分析结果对工艺进行了改进,最后设计出合理的铸造工艺。结果表明,对于铝合金壳体类铸件,在其圆周局部厚大部位可采取砂芯中增加补缩通道方法,实现铸件顺序凝固,较好解决了缩孔、缩松问题。     

ZL205A铝合金线状偏析的形成机理及判据(英文)

采用实验和数值模拟方法,对ZL205A铝合金筒形壳体铸件在低压铸造时出现的线状偏析的形成机理及预测模型进行研究。利用数值模拟技术对该铸件在凝固期间的传热进行分析,通过大量实际低压铸造获得ZL205A合金铸件中产生的线状偏析信息、铸件低压铸造过程的温度场以及线状偏析形成部位凝固参数的变化规律,提出了ZL205A合金低压铸造过程线状偏析的形成机理和判据。研究表明,ZL205A合金铸件的线状偏析是由于铸件在凝固后期,浇注系统尚能进行补缩,此时铸件局部形成热裂,高浓度的溶质在补缩压力的作用下对该热裂填充而最终在该部位形成线状偏析。根据分析得出形成机理,得到消除线状偏析的工艺控制方法。采用线状偏析判据对其它铸件的线状偏析进行模拟预测,预测结果与实际浇注结果的对比表明,该判据能够较为准确地预测ZL205A合金筒形壳体铸件的线状偏析位置。     

航空发动机用导向叶片叶身裂纹形成机制研究

通过对K441合金导向叶片铸件出现的铸造裂纹及磨削裂纹的观察,并对裂纹处的析出相进行了能谱分析,确定了该导向叶片铸造裂纹和磨削裂纹的形成原因.K441合金导向叶片铸造裂纹的形成与铸件凝固期间补缩能力及合金中C元素含量密切相关.K441合金凝固过程中,除正常枝晶搭接外,在枝晶间析出的碳化物相阻塞了补缩通道,削弱了凝固前沿的界面强度,从而促进热裂纹的产生.合金中碳化物在晶界的析出使叶片磨削裂纹沿晶界形成和长大,并最终导致叶片报废.通过在叶片隔板上增加与冒口相连的补缩通道部分解决了叶片形成疏松和裂纹的问题,而磨削裂纹要通过调整碳化物的析出量和析出形态来解决.     

真空差压铸造工艺的凝固补缩特性与模型

对不同保压压力下真空差压铸造试样致密度进行分析,探讨真空差压铸造工艺的凝固补缩特性,建立凝固补缩过程的数学模型。结果表明：真空差压铸造工艺的凝固补缩速度和补缩能力主要取决于结晶凝固时保压压力的大小;对于晶间同一部位来说,保压压力越大,补缩速度和补缩能力越强,组织越致密;对于晶间不同部位来说,致密度成V形变化趋势,且随着保压压力的逐渐增大,致密度越来越均匀。     

灰铸铁摆线液压马达壳体铸造工艺优化

运用ProCAST软件对灰铸铁BMR型摆线液压马达壳体的铸造工艺进行数值模拟。通过对充型过程和凝固过程的温度场模拟结果分析,预测了壳体铸造缺陷的位置,并对原铸造工艺方案进行了改进。对改进后的方案进行模拟分析和实际验证。结果表明,增加冒口可弥补灰铸铁凝固时自补缩和后补缩不足的差额,且增加冷铁能够有效地加快热节处金属液凝固速度,从而消除了壳体内的缩孔缺陷。     

K439B高温合金薄壁机匣试验件熔模精铸缺陷预测与工艺优化研究

本文针对800℃可焊K439B铸造高温合金机匣试验件，采用ProCAST软件，利用基于Darcy定律发展的宏微观耦合缩孔、缩松模型对试验件熔模铸造的充型、凝固过程中的温度场和固相分数进行了数值模拟。结果表明，壁厚较薄铸件底部在凝固过程中存在孤立液相区，从而形成缩松、缩孔缺陷。进一步通过添加补缩浇道设计了新的工艺方案，模拟结果表明，采用8根补缩浇道的方案可消除缩松和缩孔缺陷。采用该优化方案，进行了机匣试验件实际浇注，获得了冶金质量良好的铸件。     

柴油机机体铸造工艺设计研究

研究了某型柴油机机体铸造工艺设计,包括难点分析,工艺论证及各项工艺参数的选择。通过对两种铸造工艺的分析,运用球墨铸铁凝固特点和自补缩能力,合理设计浇注系统和冒口设计,为后续柴油机机体铸造提供一定的依据。     

门框底衬铸钢件的铸造工艺设计及数值模拟

运用传统方法设计了门框底衬铸钢件的铸造工艺:包括分型面、浇注位置的选择、铸造工艺参数的确定以及浇注系统、冒口、冷铁的设计.根据铸件形状较复杂的特点,设计了两个内浇道;将铸件划分为4个补缩区域进行补缩,并配合冷铁来实现铸件的顺序凝固.用Pro/E软件建立了铸件的三维模型,采用ViewCast铸造模拟软件对铸件的凝固过程进行了模拟计算.模拟结果显示,在门框底衬凸台处会产生缩孔、缩松缺陷.根据数值模拟结果并结合理论分析,对铸造工艺方案进行了优化.通过改进工艺,最大程度地消除了铸造缺陷,从而获得了合理的铸造工艺方案.     

工艺参数对离心铸造TiAl合金杆形件缩孔缺陷影响的数值模拟

采用数值模拟方法研究了离心铸造工艺参数对TiAl合金杆形件缩孔缺陷的影响,并根据凝固温度场对影响的原因进行了分析。结果表明,提高浇注温度,补缩效果提高,当浇注温度为1 600℃时缩孔缺陷水平最低;提高型壳预热温度,补缩效果提高,缩孔缺陷水平降低;提高浇注速度,补缩效果降低,缩孔缺陷水平提高;提高离心转速,补缩效果提高,缩孔缺陷水平降低。     

叶轮铸造过程数值模拟及工艺改进

根据叶轮的技术要求和使用工况制定出了具体的铸造工艺方案、浇注系统类型以及浇注工艺参数。通过Procast软件对铸件充型、凝固过程进行了数值模拟,预测出铸造缺陷产生的位置和倾向性。并对铸件工艺进行了改进,通过提高冒口的补缩和冷铁的激冷能力,消除了缩孔缩松缺陷。     

ZA-27锌铝合金砂型铸件底面缩孔的形成和防止

ZA－27合金砂型铸造产生的底缩是凝固期中Zn的宏观偏析引起的。富锌合金液最后凝固,铸件先凝固部分的收缩处从底部供应补缩金属。用录像法观察了底缩现象后指出:缩孔产生于合金已凝固79~90%时。可以通过使用冷铁和冒口、控制铸件成分的宏观偏析,来解决底缩问题,同时,提出在设计铸件时,使用晶间液体流动的模似分析避免底缩。     

摩托车钳体挤压铸造技术

根据摩托车钳体零件的结构特点,以侧注方式设计了挤压铸造模具;又以侧注模具为研究对象,对铸件的充型与凝固过程进行计算机模拟。结果表明,给定的工艺参数能使合金液平稳充填,无卷气现象。但在凝固模拟过程中发现,在制件的两侧安装部位因厚大未能实现顺序凝固,有缩孔缩松缺陷产生。最后通过在厚大部位增加型芯的方法消除了铸造缺陷,为生产出性能优良的零件提供了依据。     

大型铸钢圆筒件的铸造工艺模拟与优化

采用铸造模拟软件ViewCast对大型铸钢圆筒件初始工艺方案的凝固过程进行了模拟。结果表明,在铸件厚大部位靠近内浇道部位出现了缩松、缩孔缺陷。原因是冒口和此区域之间的部位冷却速度快,过早阻断了凝固过程中的补缩通道,减小了补缩距离。在初始工艺的基础上,通过施加发热材料的方法,进行铸造工艺改进,实现了冒口对孤立液相区的圆满补缩,减少了缩孔、缩松的倾向,获得了致密的铸件。     

阀座挤压铸造计算机数值模拟

基于有限差分法建立了三维热流模型,对铝合金阀座挤压铸造过程进行数值模拟,研究了填充和凝固过程中温度场、流场以及液体分数等主要参数的分布情况,为优化阀座挤压铸造的流场和工艺参数提供理论依据.同时,预测和分析了在实际生产过程中出现的气孔和缩孔缺陷,发现通过降低浇注速度可有效地抑制因合金液的剧烈运动而引起的气孔缺陷.     

传动箱体铸造过程数值模拟与工艺优化

通过对传动箱体的结构分析,根据砂型铸造生产的特点及实际生产条件设计传动箱体铸件的铸造工艺,运用铸造数值模拟方式对其凝固过程进行数值模拟。模拟结果显示,在传动箱体隔板与箱壁交接处易产生缩孔、缩松缺陷。分析缺陷产生的原因,通过优化铸造工艺,获得了合理的补缩系统工艺方案。