低成本保温套冒口的最佳设计

引言在砂型铸造中,按照Chvorinov法则,铸件的凝固时间与铸件的体积/表面积比值的平方成正比[(V/A)~2],即: t=c(V/A)~2     

保温冒口材料——蛭石的性能

本文研究了用于铸造铝合金和铸铁的印度蛭石(来源:马德拉斯的坦米尔纳登)的剥落和性能——蛭石剥落片以水玻璃为粘结剂,用CO_2气体硬化后的强度、透气性和导热性能。实验结果如下: 1)这种材料最大的“剥落指数”为20,并在980℃时迅速剥落。 2)通过1/2时筛格,留在1/4时筛格上的蛭石片,以水玻璃为粘结剂,CO_2气体硬化后具有一定的强度和透气性。如果片太细,则透气性不好。 3)这种材料的表观导热系数相当低。说明适用于作保温套和冒口的覆盖物。 4)在铸铁和LM_4合金的园柱体铸件上使用蛭石套和覆盖物时,凝固时间可以大大延长。LM_4合金或亚共晶铸铁园柱体的凝固时间(T,分)和(a)体积/表面积之比(V/SAmm),(b)套体积/园柱体积之比(SVR)之间成函数关系: T=0.06(V/SA)~(2.385)(SVR)~(0.175)——LM4合金; T=0.05(V/SA)~(2.107)(SVR)~(0.257)——铸铁。     

园柱形保温冒口的设计计算

为了测定各种热传导效率及凝固收缩量对冒口大小影响,可用几何程序法对一个圆柱形顶冒口进行模拟分析。我们假设铸件及冒口都遵循“Chvorinov”法则的通式,即:t=B(V/SA)~?,其凝固常数(B)和指数(n)对于冒口和铸件是不同的值。铸件和冒口的体积是根据凝固时的体积收缩进行修正的,其最终值为: V_R(f)=V_(R(i))-βV_?(t) V_(?(?))=V_(?)(?)+βV_(?(?))胃口的体积是: V_R=πD~H/4导热的表面积是: SA_R=aπDH+bπD~2/4+CπD~2/4 式中:a、b、c分别表示冒口的侧面、顶部及底部等外表面的可变因素。根据几何程序法制作的模型,冒口体积应最小,并且要求铸件在冒口之前凝固。为了解方程,主要的问题是要转换成二元方程式。把a、b、c、β、铸件体积和铸件表面积各值代入,就可计算出冒口的尺寸大小。由结果的分析所得到的几个结论是: 1)H/D之比仅仅取决于外表面变化因素,即H/D=(b+c)/2a,这说明对于给定的铸件H/D值与体收缩、凝固常数(B)及凝固指数(n)无关。 2)这些图形说明胃口直径是铸件表面积和铸件体积的函数,并要求使用相同的单位(公制或英制)。 3)当研究一个特定的铸件时,体收缩的变化对于冒口的尺寸大小和体积具有很大的影响。 4)在所研究的因素中保温套能最大限度地缩小冒口体积,在本文所研究的铸件,冒口体积可减少约50％。现在根据本文研究所报导的资料,铸造工作者就可以来估价保温材料的效果。     

保温冒口研究

采用平板铸件法测定了珍珠岩、发泡石膏、陶瓷棉三种保温材料和湿砂型的热物理系数.从砂型铸件的凝固特点出发,提出了保温冒口的计算方法并利用测得的热物理系数对纯铝立方体铸件做了验证,实验结果与计算相符:珍珠岩和发泡石膏保温冒口比普通冒口约小七倍,陶瓷棉保温冒口约小八倍.最后对保温冒口的效能进行了理论分析,说明形成集中缩孔的合金铸件采用保温冒口,可以显著提高生产率和铸件实收率,节省金属熔化和切割冒口费用,减少金属损耗.     

铸钢保温暗冒口尺寸计算探讨

本文从“冒口凝固时间大于或等于铸件凝固时间”的原则着手,探讨了用模数法计算暗冒口尺寸的新方法,由本方法计算的冒口不需要再进行冒口利用率的校核就能得到满意的结果;探讨了保温冒口与砂型铸件的凝固系数的测试和计算,模数法的简化公式及其使用范围;图介法的作图方法并简述安全系数E和节园系数K_1、K_2、K_3、K_4的确定方法;本文还根据图介法设计了冒口计算尺,使冒口尺寸选择更简便。     

大型铸钢件的保温冒口

冒口模数当补缩一个铸件时,需设计一个具有足够尺寸的冒口,以保证铸件最后部分凝固时,具有充足的金属液,以补充铸件的收缩要求,砂型冒口和保温冒口都能实现此目的。而保温冒口是能满足这些需要的更为简单而又经济的方法。     

烟道灰覆盖剂的试验研究

通过烟道灰与多种覆盖剂的补缩效果和增碳情况对比试验,以及用烟道灰作覆盖剂、作保温套各自单独使用与联合使用时冒口凝固时间和补缩效果的对比试验,证明烟道灰是一种经济效益显著的覆盖剂,为铸造生产合理使用烟道灰提供了参考。     

高速列车转向架中心销铸造过程数值模拟

CRH380中心销是高速列车向架的关键铸件,射线探伤要达到一级标准,要求有先进的铸造工艺做保证,为此必须对铸造工艺进行优化。首先采用华铸CAE软件对初步设计的铸造工艺进行模拟,而后选择最佳工艺方案进行浇注实验,对铸件毛坯进行射线探伤、正十字解剖检查内部质量。结果表明,对于CRH380中心销铸件,采用单侧进水、热节处放置顶冒口的传统浇注工艺方案,浇注过程中卷气易在铸件中形成气孔,只在热节处安放冒口时在平板处易形成缩松;将铸件中部的中空锥体铸成实体,使热结集中并向平板方向移动,强制造成顺序凝固的条件,而后采用只设顶冒口浇注工艺方案,则除锥体心部外有少量的缩松外,其他部分没有缩松、缩孔、夹杂等缺陷,射线探伤评定为一级。铸造过程数值模拟结果与实际铸造结果基本吻合。     

厚大断面球铁飞轮无冒口铸造工艺设计与实践

根据均衡凝固理论提出膨胀及收缩动态叠加、有限补缩的基本原理,利用铸铁的自补缩方式,结合铸件本身的结构特点,进行铸造工艺设计与控制,实现厚大断面球铁飞轮的无冒口工艺铸造。     

钛合金离心铸造缩孔缺陷物理模拟研究

为了深入研究钛合金离心铸造缩孔缺陷,采用微晶蜡作为物理模拟介质,按照相似准则,模拟了离心力场下钛合金凝固成形过程中缩孔缺陷,研究了旋转速度和离心保持时间对离心铸造缩孔缺陷的影响规律.实验结果表明:随着旋转速度的增加,微晶蜡凝固件冒口处缩孔缺陷体积增大;与离心保持时间900 s时相比,保持时间30 s时冒口处的缩孔缺陷体积相应减小,冒口补缩效果减弱.同时实际浇注了钛合金铸件,试验结果和物理模拟结果相吻合,验证了物理模拟试验结果的正确性.     

薄壁铸钢件的铸造及浇注系统设计

对于薄壁、均厚、结构复杂且没有特殊使用要求的普通碳素铸钢件 ,采取“准同时凝固”的设计思路 ,即采取边浇注、边凝固的凝固方式 ,对中小件采取无冒口铸造工艺 ,严格控制浇注温度 ,从而获得满足使用性能的合格铸件 ,相应也提高工艺出口品率 ,降低生产成本 ,改善铸件表面质量     

铸锭补缩特性曲线的三次样条研究及其规律探讨

本文根据铸锭用空心微珠冒口缩孔形成过程的特点,以实验测试的方法测定了冒口的补缩过程。通过对数据样条研究的结果表明:冒口的补缩特性受浇注工艺等诸因素的影响,但均具有指数函数y=Ae~(-B/x)的特征。作者认为,其结果有助于深入认识铸件的凝固机理,特别是对冒口下偏析规律的研究。并为定量地研究冒口对铸件的补缩以及冒口的热工过程提供了依据。     

梯度石墨铸铁玻璃模具液态模锻模拟与仿真

为解决传统砂型铸铁玻璃模具铸件工艺出品率低、缩孔缩松等问题,采用液态模锻工艺成型,通过不同的冷却条件实现铸件石墨形态呈梯度分布。利用Procast对液态模锻过程的温度场和凝固场模拟,对缩孔缩松缺陷进行了预测,对浇注温度、冷却方式、浇口尺寸等关键工艺参数进行了调整优化,并根据热分析观点对铸件不同部位组织进行预测。结果表明,液态模锻可以有效减少缩孔缩松等铸造缺陷。     

空心微珠保温帽的研制与应用

一、概述由于固态金属的原子排列比液态金属紧密,因此当液态金属浇入铸型后,在凝固冷却过程中,要产生体积收缩。如果型腔中液态金属在凝固过程中得不到外来液态金属的补充,可能导致铸件最后凝固的部份产生缩孔和缩松。特别对于体收缩较大的铸造合     

用于有色合金铸件冒口的保温材料

引言在铸件上使用冒口是为了补偿凝固时的体收缩。事实上,冒口也有热损失。所以使用的冒口体积必须比实际上所需要补缩的金属体积大得多,因为热传递的主要方式是靠传导,因而在冒口周围的型砂中使用任何一种低导热性的材料都可减小冒口的散热速度。于是冒口中的液态金属就可以保持较长的时间,其结果就可以减小所要求的冒口尺     

开发和推广应用本省优质膨润土减少铸件夹砂缺陷

一、夹砂缺陷的形成夹砂是一种铸件的表面缺陷,它严重影响铸件的外砚质量,严重时使铸件报废。产生夹砂的原因主要是砂型表面层受热膨胀而拱起,当砂型表面层裂开但未脱落则形成夹砂,当砂型表面局部凸起但尚未裂开则形成鼠尾,当砂型表面层裂开并脱落则形成结疤。湿型(潮模)铸造较容易产生夹砂,现代化的高压造型流水生产线生产铸件时,防止夹砂缺陷已成为一个重要的问题,另外,干型铸造时也会产生夹砂缺陷。下面着重分析湿型铸造时夹砂缺陷的形成夹砂缺陷形成的机理大致如下:     

Al-Si合金(A357)重力铸造充型及凝固过程模拟

利用多通道数据采集系统对铸件特定部位的温度进行测量,以掌握该点的凝固和补缩,并利用O lym pu s金相显微镜观察铸件关键部位的宏观组织,进而分析其凝固方式.用商业化模拟软件Z-C ast对铝合金拉伸试棒充型及凝固过程进行模拟,对实际浇注实验中测试点的温度场进行模拟,并将模拟结果与实验结果进行比较.结果表明,当金属铸型的预热温度较低时,必须采用较高的浇注温度才能够使铸型充满,试棒在凝固过程能够得到有效补缩,从而消除了由于糊状凝固造成的显微缩松.铸造模拟软件Z-CA ST能够准确的模拟铝合金铸件充型凝固过程,提供较准确的流场、温度场信息,预测缺陷及其出现位置.     

排气歧管熔模铸造充型和凝固过程数值模拟与优化

采用ProCAST铸造模拟软件对汽车排气歧管充型和凝固过程进行数值模拟。对原有生产工艺模拟表明,在冒口与底盘法兰的接触面处存在缩孔缺陷,工艺出品率较低,约为38.8%。模拟结果与实际生产情况吻合。优化工艺为:增大冒口尺寸,以增加冒口补缩距离;减小直浇道部位尺寸,将排气管移至直浇道顶部。模拟结果表明,优化工艺生产的排气歧管缩松缩孔明显减小,且缩孔全部集中于冒口部位,原底盘法兰处缺陷消失。同时,工艺出品率显著提高,由原来的38.8%提高到49.1%。     

保持架挤压铸造充型和凝固过程的数值模拟

为实现对挤压铸造生产过程的精确控制,运用有限元模拟软件对镁合金轴承保持架进行挤压铸造充型和凝固过程的数值模拟,得出最佳的挤压铸造工艺参数.优化的工艺参数为：浇注温度710 ℃,模具预热温度180 ℃,冲头压射速度25 mm/s,比压200 MPa,保压时间约为20 s.建立了充型时间和凝固时间与模具预热温度和冲头压射速度的数学关系式,并对液态合金的充型及凝固过程进行了可视化观察.模拟结果表明,充型、凝固过程合理,铸件结构完整,效果良好,说明镁合金轴承保持架具有良好的成形性.将此模拟结果应用到实践中,可优化挤压铸造过程,提高工作效率.     

数值模拟结合实验验证克服铸件疏松缺陷

针对大型镁合金(137 kg)主机匣铸件法兰边的疏松缺陷,采用数值模拟结合实验验证的方法,研究了冒口种类和冷铁结构对主机匣法兰边内部疏松缺陷的变化规律,从补缩凝固角度分析了产生缺陷的原因,给出了解决缺陷的基本思路.结果表明:对于模数为1.3 cm的法兰边,分散布置Ф50 mm的保温冒口,在其中间放置厚度为(1.5~2.0)倍法兰边厚度的冷铁,对冒口颈加R角,可使得ZM6合金液在保温冒口中形成模数变化梯度,保证补缩通道通畅,消除法兰边内部的疏松缺陷.