精密铸件反重力铸造凝固组织与缺陷控制研究进展

镍基高温合金、钛合金和铝镁合金等精密铸件是航空航天重大装备中重要的热端部件,目前,更高的使用温度、更大的构效比和更高的机动性等航空航天装备建设的需求,促使精密铸件向大型化、复杂化和薄壁化方向发展。反重力铸造技术具有充型稳定、压力可控等优点,是生产优质精密铸件的理想方法。早在20世纪70年代,国外就能够利用反重力精密铸造技术制造大型精密铸件。近年来,我国一些高校和研究院所也相继在反重力铸造方面开展了大量研究,在铝镁轻合金方面积累了大量经验,也具备了小批量生产能力。目前,国内的产品技术水平与国外还有一定的差距,特别是在高温合金反重力铸造方面,国内还处于起步阶段。在精密铸造过程中,疏松、裂纹、变形和尺寸超差等各类铸造缺陷的形成严重影响了铸件的使用性能,降低了铸造产品的合格率。基于此,结合反重力铸造工艺原理及技术特点,概述了反重力铸造技术的应用现状,详细综述了精密铸件反重力铸造过程中组织、缺陷的形成规律和重要的铸造缺陷预测模型,并对反重力铸造技术的发展趋势进行展望。     

热等静压在铸造高温合金领域的应用

采用适当热等静压工艺处理铸造高温合金,利用高温高压实现铸件内部疏松孔洞的蠕变扩散,达到闭合疏松和均匀合金组织的目的,使铸造高温合金的综合力学性能,尤其是疲劳性能、塑性及合金力学性能的稳定性显著提高,大大提高了铸件使用的安全性和可靠性.介绍了热等静压工艺处理高温合金铸件的致密化原理、工艺因素及其对合金组织和性能的影响,同时概述了热等静压技术的应用成果及发展状况.     

柴油机铝合金活塞铸造工艺数值模拟研究

目的优化柴油机铝合金活塞的砂型重力铸造工艺。方法采用MAGMASOFT铸造仿真软件对ZL109铝合金活塞铸造工艺进行了仿真预测,分析了铸件充型凝固过程的速度场和温度场,并预测了缩孔、缩松等铸造缺陷,在此基础上优化了浇注系统和铸造工艺参数。结果铸件充型过程中内浇道金属液流速最高,液面沿铸件外壁平稳上升,整体充型过程平稳有序,铸件整体温度分布为从下到上依次降低;凝固过程铸件自下而上顺序凝固,但冒口部分凝固速度过快,导致铸件顶部和右上部出现缩松、缩孔缺陷;通过增设冒口、降低浇注速度等工艺措施后,实现了铸件的顺序凝固,补缩效果明显,铸件可能发生缩孔、缩松缺陷的位置已由顶部转至顶冒口和侧冒口等区域。结论利用铸造仿真软件预测铸件工艺上的缺陷,对铸造工艺进行优化及改进,能有效预防铸件缺陷的产生,提高铸件的工艺出品率,降低生产成本。     

齿轮箱盖的工艺设计分析

铸件的铸造工艺设计，除了正确地选择铸造方法和确定铸造工艺方案以外，还应该正确的选择工艺参数。包括：铸造收缩率、机械加工余量、起模斜度、铸件的尺寸偏差等。铸造工艺参数的选择对锗对铸件的质量、生产率和成本有很大的影响。     

发动机活塞裙铸造过程模拟及工艺优化

目的优化发动机活塞裙铸件铸造工艺。方法采用UG等软件设计活塞裙铸件浇注系统以及采用MAGMA铸造仿真软件对铸造工艺进行仿真预测,分析铸件凝固温度场,预测缩孔、疏松等铸造缺陷,进一步优化铸造工艺。结果铸件整体上实现了自下而上的顺序凝固,虽然通过冒口获得了一定程度的补缩,但凝固温度梯度不明显,冒口疏松缺陷依然延伸至铸件上端面。通过合理设置冷铁,增加冒口和内浇口数量,从而实现铸件顺序凝固,使补缩效果更为明显,可有效降低缩孔、疏松缺陷。结论采用MAGMA铸造仿真软件分析凝固过程并预测缺陷,通过改进和优化工艺,可以有效预防活塞裙铸件缺陷的产生,提高铸件合格率。     

镁合金挤压铸造凝固过程数值模拟

利用有限元法对镁合金挤压铸造凝固过程进行数值模拟,分析了铸件的凝固收缩和凝固时间,预测铸件可能发生缺陷的位置,对比挤压压力对铸件缺陷的影响。 结果发现,与重力铸造相比,挤压铸造的凝固收缩小,铸件在挤压铸造的压力作用下可缩短凝固时间;缺陷模拟结果与实验相符,加大挤压铸造压力有助于减少缺陷的产生。     

多材质混合砂型性能及其对A356铝合金凝固组织的影响研究

多材质混合铸型能提高砂型铸造性能,改善其热物性参数,降低铸造成本,满足高端复杂铸件的高性能铸造需求,因此系统地开展多材质砂型铸造性能和铸件微观组织变化规律的研究具有重要意义。通过将石英砂颗粒分别与铬铁矿砂颗粒、锆英砂颗粒进行不同比例的混合造型,得到各比例下多材质砂型的性能变化规律,优选出适用于复杂铸件铸造性能和热物性能兼备的型砂配方,实现砂型铸造性能可控、热物性可控、价格可控优势。同时研究混合砂型对A356铝合金铸件二次枝晶臂间距(SDAS)的影响规律,结果表明：经过50%石英砂+50%锆英砂混合的多材质砂型的SDAS比纯石英砂砂型铸件缩短了23.64%,经过50%石英砂+50%铬铁矿砂混合的多材质砂型的SDAS比纯石英砂砂型铸件缩短了13.16%。因此,混合一定比例的锆英砂和铬铁矿砂颗粒可有效改善砂型的铸造性能和铸件的微观组织,可实现高端复杂铸件的高质量制造。     

低压铸造技术:发展历程、研究现状和未来趋势

低压铸造成型技术是现代大型薄壁复杂构件整体精密制造的重要研究方向之一。介绍了低压铸造技术的发展历程,概述了目前低压铸造技术的研究进展,重点对低压铸造充型过程和铸件合金材料的研究现状进行了综述和分析,探讨了充型过程和铸件合金材料研究中存在的问题,并提出了今后需要重点研究的方向。     

熔模铸造型壳用材料研究进展

近年来,随着熔模铸造发展需求的不断提升,我国工业上更多地追求精密铸件,特别是在航空航天领域,这促使着精密铸件向大型化、复杂化、薄壁化、智能化发展,而铸件质量60%与铸造过程中制备的型壳有关。基于此,综述了现阶段熔模铸造型壳用材料的研究进展,从耐火材料、黏结剂、添加剂3个方面总结了其目前的使用和改进情况。介绍了锆系耐火材料、CaO、Y₂O₃及电熔刚玉几种氧化物面层和背层耐火材料熔融石英、高岭土的应用,现阶段耐火材料的选择更多是根据不同的铸件需求来考虑的,耐火材料的搭配使用和复合耐火材料能够更好地提升型壳质量。对硅溶胶、硅酸乙酯、水玻璃3种黏结剂目前遇到的应用问题进行了分析,改进后的硅溶胶得到了更多学者认可,而硅酸乙酯和水玻璃各自有硅溶胶所不具备的优点,根据需求搭配使用更能体现三者各自的优点。总结了添加剂中常用细化剂、消泡剂、矿化剂的作用及其使用情况,现阶段添加剂的使用研究更为重要,合理地使用添加剂对整个制壳过程起到举足轻重的作用。目前我国的智能铸造发展还不是很成熟,尤其是在型壳制备方面,而未来绿色铸造和智能铸造是值得研究的重点方向。     

提高铸造产品增值能力的方法

全球性的金融危机严重的阻碍了铸造行业的发展,加剧了铸造行业之间的竞争。在原材料市场价格下降的形势下,铸件市场价格也面临着降价的趋势,这将进一步导致铸件利润下降或出现亏损。因此,提高铸造产品的增值能力,提升铸造产品的市场竞争能力和盈利水平是铸造业的首要任务,也是企业实现可持续发展的重要途径之一。     

基于数值模拟的杆状钛合金铸件熔模铸造工艺研究

根据杆状钛合金铸件的结构特点,分别采用顺序凝固理论和均衡凝固理论设计浇注系统,并利用数值模拟方法对两种浇注系统进行了仿真,分析了杆状钛合金铸件的温度场、应力场情况,确定了利用均衡凝固理论的铸造方案适合生产该铸件,根据模拟结果,对铸造工艺方案进行优化模拟。采用优化后的铸造工艺方案生产铸件,获得了合格的符合客户需求的杆状钛合金铸件。      

上倾倒框铸铝件铸造工艺设计及模拟优化

目的 消除ZL114A铝合金上倾倒框铸件的铸造缺陷,获得优质铸件,对该铸件的铸造工艺进行优化设计。方法 使用Unigraphics NX软件进行三维建模,利用ADSTEFAN软件对铸造过程进行模拟。对模拟的充型过程、凝固过程及相关缺陷进行分析。结果 将铸件倒放不利于实现铸件顺序凝固,4个顶冒口的补缩效果不理想,故调整了浇注系统的位置及比例、冒口的位置及大小。最终选取了正放底注式的浇注系统,双侧冒口与单个顶冒口的补缩系统,可获得理想的充型及凝固顺序,有望基本消除铸造缺陷。结论 所采用的计算机模拟方法可以为铸造工艺设计及优化提供指导,为尽可能减少铸造缺陷,保证铸件质量和工艺性奠定了良好的技术基础。     

RLS耐热铸造不锈钢燃烧器精密制造

RLS燃烧器是石油高新加热装备中的最核心关建零部件,铸件材质为耐热铸造不锈钢。燃烧器的内部形为状环状,是一个有8条细长窄缝的环形封闭室的压力容器,它的结构比较特殊,铸件壁厚也不均。而使用硅溶胶精密铸造工艺铸造,受熔模精密铸造工艺的局限性,模具制造、蜡件制造、模壳制造、铸件清理的制造工艺难度太大,产品的成功率很低。本文通过对铸件的铸造工艺性分析,汽腔被分割设计成汽腔芯和汽腔体,巧妙设计了汽腔芯的8条细长窄缝模具和制模工艺。通过先分后合工艺方法,解决了耐热铸造不锈钢燃烧器环形封闭汽室的细长窄缝蜡件和铸件的制造问题,使产品满足了要求。     

先进的铸造钛合金及其发展趋向

介绍了高强高韧铸造钛合金和高温铸造钛合金的开发状况,钛合金精铸工艺的新发展以及采用热等静压处理、固溶时效处理、高温渗氢处理使铸造钛合金组织细化,改善铸件性能的研究工作。     

大型钛合金泵体的特种砂型铸造工艺研究

目的 以大型钛合金泵体为研究对象,研究特种砂型铸造工艺。方法 采用铝制模具,以铝矾土混合物为填料进行造型,氧化钇料浆为面层涂料,经高温烧结后制备成大型钛合金泵体铸造用特种砂型铸型,在真空自耗凝壳炉中进行熔炼浇注,并对铸件外观、冶金质量、成分性能及尺寸进行检验测试。结果 用该铸造工艺研制的大型钛合金泵体铸件成型完整,铸件表面光洁度可达到6.3 μm;铸件的化学成分和力学性能可以满足ASTM B367中C3的指标要求;经热等静压后铸件内部质量达到了ASME 1320中7级;荧光检测结果满足ASME B16.34中的标准,铸件尺寸精度可到达CT9级的要求。结论 铸件检测结果表明,该特种砂型铸造工艺可以实现大型钛合金铸件的制造。     

铸件热裂缺陷预测及其工艺优化

以解决铸件热裂为目的,以生产中遇到的典型铸件为例,利用ProCAST铸造模拟软件,对不同铸件结构和不同浇注工艺条件下的铸件热裂缺陷形成倾向进行了系统研究,得到了优化后的铸件结构和铸造工艺,并进行了生产验证,其结果基本吻合.     

脱硫泵叶轮铸造工艺的优化设计

脱硫泵叶轮的铸造成型由于铸件结构扭曲大,材质脆性高在铸造行业是一个难题,本文通过铸造工艺优化来避免铸造缺陷的产生,从而使铸件达到要求.     

铸造行业中自硬砂设备的应用现状浅析

随着电力、冶金、矿山、工程机械等制造业的发展,对与之配套的铸件生产也提出了更高的要求。这些铸件大多采用自硬砂工艺(呋喃、碱性酚醛、水玻璃)和相应的铸造设备生产。     

铝合金壳体压铸件的工艺控制

在现代汽车工业发展中,铝合金作为一种轻型金属材料得到了广泛应用,但铝合金铸件产品的质量问题和其铸造缺陷却仍长期困扰着生产企业。本文通过对某款铝合金壳体铸件结构和工艺性进行分析研究,收集多种试验数据,论述了该产品的铸造工艺难点,介绍了相关的合理工艺控制方法,为后续其他类似壳体铸件的质量控制积累了经验,提供了理论指导。     

铸造锌合金合页断裂失效分析

某公司生产的铸造锌合金灯箱合页在服役初期即发生断裂,通过断口分析、化学成分分析以及金相检验等方法对失效件断裂原因进行了分析。结果表明:产品铸造工艺不当,造成铸件内部组织不致密,出现大量孔洞、疏松、冷隔等缺陷是导致该批铸件脆性断裂失效的主要原因。最后对铸件的铸造工艺提出了合理化建议。