铸造用金属液过滤器及其应用

夹杂物是最普遍的一种铸造缺陷.在铸造生产中,许多工艺环节都是为了减少铸件夹杂物.如炉料精选,熔炼控制,浇包上覆盖集渣剂,浇注前精心扒渣,采用拔塞式底注浇包或茶壶浇包,设计封闭式或半封闭式浇注系统,横浇道设集渣包、集渣槽,设置过滤器等.     

消失模铸造充型过程数值模拟

运用PROCAST软件对板形铸钢件的消失模充型过程进行了数值模拟。考察了阶梯式浇注系统的充型顺序以及底注式浇注系统的充型形态，另外研究了底注式浇注系统的浇注速度对缺陷形成的影响。模拟结果表明，消失模铸造中，金属液优先从阶梯式浇注系统的上层内浇道充型，充型前沿流动紊乱，铸件容易出现气孔或夹渣；对于底注式浇注系统，充型前沿的流动相对平稳，但过快的浇注速度同样会导致气孔或夹渣缺陷。     

缝隙式内浇道砖的应用

通过生产实例说明缝隙式内浇道砖在顶注、中注、底注缝隙式内浇道浇注系统中应用情况。应用缝隙式内浇道砖，提高了造型效率，增加了内浇道的强度，避免了铸件冲砂、夹砂缺陷，提高了铸件质量，综合经济效益好。     

薄壁镁合金基座铸造工艺研究

基于重力铸造,以充型难度大、易产生多种铸造缺陷的ZM5镁合金基座为对象,通过CAE模拟和浇注试验,研究了其铸造工艺。结果表明,针对壁厚为5 mm的镁合金铸件,采用充型时间约5.7 s的中注式浇注方案,浇注温度设为740℃,能够有效避免基座铸件型壁上的夹渣和浇不足。在直浇道中增加多层过滤网,可进一步提高浇注系统的挡渣能力,成功获得符合要求的基座铸件。     

浇注系统设计对铸件夹渣行为的影响研究

采用分散相粒子模型对铝合金重力浇铸件的夹渣行为进行了模拟,通过实验对该模型的可靠性进行了验证.在此基础上设计了4种浇注系统并进行了挡渣模拟,以探索浇注系统对铸件夹渣行为的影响.结果表明:半封闭平直横浇道具有离心式集渣包的浇注系统,可以显著减少铸件夹渣.利用横浇道降低金属液的流动速度,延长渣粒的运动距离,促进渣粒上浮运动是提高浇注系统挡渣效果的关键.     

泡沫陶瓷滤网用于消失模铸造的挡渣效果测试

消失模铸造由于内浇道的横截面积较大,铁液中的渣很容易进入铸件,在横浇道中加入泡沫陶瓷滤网,能直接有效挡渣,减少铸件夹渣缺陷,提高成品率和生产效率,降低成本。对泡沫陶瓷滤网用于消失模铸造的挡渣效果进行了测试,以2种消失模铸造灰铸铁飞轮为实例,分别在横浇道内设置和不设置泡沫陶瓷过滤网,铸件加工后检查夹渣情况。结果显示:用泡沫陶瓷过滤网浇注的铸件全部没有夹渣缺陷,而不用陶瓷过滤网浇注的铸件有25%～30%的夹渣缺陷。将用于浇注铸件的陶瓷过滤网进行解剖,发现有被阻挡的渣块,说明泡沫过滤网有良好的挡渣作用。     

油底壳铸件的工艺设计

针对砂型铸造生产大、中型薄壁油底壳类铝合金铸件,容易出现浇不足、夹渣、砂眼等铸造缺陷,根据多年生产实践经验总结,通过采用带过滤网的搭接式双向横浇道的浇注系统和组芯工艺,大大提高了铸件合格率,可以稳定生产出优质合格铸件.     

运用均衡凝固模数法设计铸铁箱体补缩式浇注系统

轧环机下箱体,材质HT 250,重9 500 kg,轮廓尺寸4 100 mm×2 500 mm×577 mm,干砂型,冲天炉熔炼.运用均衡凝固模数法设计补缩式顶注雨淋浇注系统,以大孔出流作充填校核.采用2个浇包同时浇注,2套独立对称的浇注系统,设计结果为:直浇道φ80 mm,横浇道56/60 mm×50 mm,18只内浇道φ18 mm,浇注温度1 320～1 380 ℃.浇注出的铸件形状完整,机加后没有缩孔、缩松、夹渣、气孔等缺陷,工艺出品率93%.表明均衡凝固模数法设计补缩式浇注系统是实用的.     

运用均衡凝固模数法设计铸铁箱体补缩式浇注系统运用均衡凝固模数法设计铸铁箱体补缩式浇注系统

轧环机下箱体，材质HT250，重9500kg，轮廓尺寸4100mm×2500mm×577mm，干砂型，冲天炉熔炼。运用均衡凝固模数法设计补缩式顶注雨淋浇注系统，以大孔出流作充填校核。采用2个浇包同时浇注，2套独立对称的浇注系统，设计结果为：直浇道φ80mm，横浇道56／60mm×50mm，18只内浇道φ18mm，浇注温度1320-1380℃。浇注出的铸件形状完整，机加后没有缩孔、缩松、夹渣、气孔等缺陷，工艺出品率93％。表明均衡凝固模数法设计补缩式浇注系统是实用的。     

球铁油缸浇注系统补缩无冒口工艺设计

球铁油缸,材质QT500-7,铸件重101 kg,外径φ270 mm,内径φ220 mm,壁厚25 mm,高750 mm,一端球面封口。采用立浇工艺,封口向上。原工艺为阶梯浇注系统,在铸件上部安放1个φ120 mm×200 mm冒口,因冒口下缩孔、浇口引入处缩松,缸壁气孔、夹渣,渗漏废品率54%。为了消除铸造缺陷,新工艺根据均衡凝固原理,采用以顶注为主的浇注系统补缩无冒口工艺,用收缩模数法设计直浇道、横浇道、内浇道尺寸,经批量生产验证,消除了缩孔、缩松、气孔、夹渣缺陷。机加工后经250 MPa×5 min水压试验无渗漏。工艺出品率从77%提高到88%。表明采用收缩模数法计算浇注系统尺寸,用浇注系统补缩的无冒口工艺是可靠的。     

铝合金帽子砂型铸造工艺的改进

通过对帽子铸件结构及原砂型铸造工艺所致铸件缺陷的种类和分布规律的综合分析，改进了原工艺的浇注系统，实现了开放式底注浇注系统横浇道的缓流、过滤、集渣和存贮脏冷铁水的功能；改进了冒口和冷铁设置，提高了顶冒口对铸件顶部热节的补缩作用。通过上述改进，消除了铸件内的夹渣、缩松、冷隔等缺陷，提高了铸件的致密度，使铸件因缺陷和渗漏所致的综合废品率由２０％降到１％。     

套筒类铸铁件卧浇爬芯单边浇冒口工艺

应用均衡凝固补缩技术,将立浇上雨淋浇口改为卧浇单边顶注浇注系统,消除了套筒类铸件的缩孔、缩松、夹渣、气孔等缺陷,成品率由50%～80%提高到97%以上.实践证明,卧浇"顶注优先冒口靠边"是解决套筒类铸件缩孔、缩松、渣气孔等缺陷的有效途径之一.     

两类制造难度大的液压铸件的工艺设计

阐述了液压铸件生产制造中制造难度大的两类铸件的工艺设计方案。多路换向阀体铸件,采用了框架式芯头的型腔工艺设计方案,浇注系统采用热冒口,按照顺序凝固的原则,液态金属由直浇道、横浇道、挡渣浇道,经冒口流入铸件型腔。柱销式叶片泵配流盘铸件,采用了一种使型腔中所有油口在一个盘式芯头上整体成形的工艺设计方案,采用压边冒口,按照同时凝固的原则设计浇注系统。     

消失模铸造壳体件浇注系统的设计

设计了三种浇注系统,对比分析了不同方案对壳体铸件质量的影响,确定方案三——浇道放置在铸件外侧的底注式浇注系统为最终实际生产方案。     

雨淋式浇注系统

1．雨淋式浇注系统的特点及选用原则雨淋式浇注系统可使铸件顺序凝固,有利于铸件的补缩,能防止铸件产生缩孔、冷隔、夹渣以及浇不足等缺陷,同时还可以防止由于冲砂而引起的夹砂、气孔和渣孔等缺陷。因此,对于机械加工要求较高的零件,以及对表面质量要求高而不经加工就使用的零件,应采用雨淋式浇注系统。我厂一部分铸铁件,如起重机的卷筒、钢锭模以及减速器轮毂等,均采用雨淋式浇注系统,质量良好。     

底注式浇注系统仿真分析

结合简单形状铸件,对底注式浇注系统进行了充型过程仿真计算。结果表明,充型过程较平稳,直浇道压力头作用明显,铸件温度分布呈现上低下高特征。这些特点与实际底注式浇注系统较吻合。     

浇注系统的设计

叙述了浇注系统的定义、构成、作用和设计要求,并对浇注系统进行了分类:按各组元截面的比例关系可分为开放式浇注系统、封闭式浇注系统、半封闭式浇注系统,按内浇道在铸件上的位置可分为顶注式、底注式、中间注入式,按浇注速度、浇注温度可分为高温快浇、高温慢浇、低温快浇、低温慢浇。详细介绍了以伯努利方程为基础的流体力学计算浇注系统尺寸的方法,并在材料牌号为EN-GJS-400-18ULT的爪盘铸件上成功应用。最后指出:在实际生产过程中,工艺设计人员应根据铸件的结构特点、生产条件等,合理选择浇注系统的类型和准确计算浇注系统的尺寸,以生产出高质量的铸件。     

运用均衡凝固理论设计液压机上横梁底雨淋式浇注系统

400 t液压机上横梁,材质HT200,铸件重4 670 kg,主要壁厚55 mm,轮廓尺寸1 818 mm×1 262 mm×730 mm,普通粘土砂手工造型,干型、干芯。运用大孔出流理论设计底雨淋式浇注系统,直浇道直径φ85 mm,位于55/65 mm×52 mm横浇道中间,两侧横浇道上均布12 mm×60 mm、长40 mm底雨淋内浇道共14只。用均衡凝固收缩模数法核算浇注系统当冒口的补缩能力。生产结果表明,铸件没有气孔、夹砂、夹渣、收缩等铸造缺陷,铸件品质稳定。实测浇注时间平均92 s,与计算值偏差1%,工艺出品率94%。生产实践证明,采用大孔出流理论设计浇注系统,用均衡凝固收缩模数法校核浇注系统的补缩功能,可以满足铸件充型和补缩要求,具有实用价值。     

离心集渣包式浇注系统形态对铸件夹渣行为的影响

通过铝合金重力浇注实验,针对离心集渣包式浇注系统,对充型和凝固过程中渣粒的运动轨迹进行仿真,并通过实验对仿真模型的可靠性进行了验证。在此基础上设计了9种不同形态的离心集渣包式浇注系统并进行挡渣模拟,以探索离心集渣包式浇注系统形态变化对铸件夹渣行为的影响。结果表明:浇注系统形态的变化对其挡渣率的影响很大,且当旋转方向系数f=-1时,则浇道角度=270°挡渣率较高;当旋转方向系数f=1时,则浇道夹角=180°挡渣率较高。     

超超临界汽缸体铸件新型浇注系统研究

浇注系统对铸件质量具有决定性的影响。在本文中针对1 000 MW超超临界汽缸体铸件设计了带有排气道的浇注系统,排气道和直浇道关于铸件对称,以使初始浇注钢液冲洗完直浇道后进入出气端,从而保证浇注钢液的纯净。采用该浇注系统浇注了汽缸体铸件并对排气道进行了解剖夹杂物分析。对采用该新型浇注系统的汽缸体铸件的充型过程进行了数值模拟,并和传统的浇注系统的效果进行了对比分析。研究结果表明:采用带排气道的浇注系统有利于型腔内气体排出,使充型时钢液更平稳,对浇道冲击小,并且能有效减少铸件中的夹杂物缺陷,提升铸件质量作用明显。