4045/3003铝合金包覆铸造工艺的数值模拟研究

采用数值模拟和实验研究相结合的方法,研究了φ140 mm×φ110 mm的4045/3003铝合金包覆铸造过程中分流方式、铸造温度、铸造速度对温度场、流场及凝固过程的影响规律。结果表明:密集不均匀分流方式可最大化的使芯材支撑层四周温度分布和熔体流速趋于均匀一致,复合面上边缘温差在5℃内;3003铝合金铸造温度从720℃提高到760℃对整个温度场几乎没有影响,但在适当的温度范围较高的浇注温度有利于提高支撑层表面光滑度和铸锭表面质量;铸造速度过慢会出现卡锭现象,铸造速度过快会导致漏铝,因此铸造速度应保持在100 mm/min左右,以保证试验顺利进行。模拟结果可为进一步优化包覆铸造工艺和工业化提供理论基础。     

新型马氏体耐热钢G115大型铸件热处理过程有限元分析

为了优化G115钢大型铸件正火及回火热处理制度,通过有限元方法,分析了正火和回火热处理工艺对铸件温度场分布的影响。结果表明,在正火过程中,铸件下端边缘处温度最高且升温速率最快,距上端约1/4处内表面温度最低,且升温速率最慢。在回火过程中,铸件的温度变化规律与正火过程相似。铸件下端边缘处在目标温度下的保温时间最长,上端约1/4截面厚度中心处的保温时间最短。结合加热速率、温差、加热效率及生产成本,正火优选工艺②,回火优选工艺③。采用优化后的热处理工艺所生产G115钢铸件的显微组织及力学性能均匀且明显高于CB2钢。     

大型空腔叶片固溶热处理变形的仿真预测与验证

大型空腔定子叶片因其特殊结构，在进行固溶热处理工艺时易产生表面应力集中，导致叶片发生翘曲变形。若用试错法不断修正其模型，使叶片铸件的加工余量增大，生产周期变长。通过对叶片固溶热处理过程进行仿真模拟，使该过程“可视化”,得到叶片铸件冷却后各部位的位移场分布，利用位移场的分布可以知道铸件各方向收缩量的大小及铸件的形状畸变情况，采用激光跟踪测量仪对大型定子叶片测量并与仿真得到的数据进行对比，数值模拟变形最大值为5.57 mm,最小值-6.05 mm,实验测量最大值为4.76 mm,最小值-5.13 mm,变形位置分布基本一致。此研究为探索热处理工艺参数对大型定子叶片成型的影响、优化热处理工艺、解决工程实际应用问题提供了支撑。     

基于遗传算法的铝合金连铸线性建模与表面温度控制研究

分析了铝合金连铸的工艺过程,推导了温度传递函数的数学方程式,得到了连铸线性模型。给出了遗传算法的流程图及控制方法,采用遗传算法建立PID控制参数,并对相关参数进行了优化,搜索出温度控制参数的最优解。最后,结合具体实例对温度追踪误差进行仿真,仿真结果显示:采用遗传算法PID控制铝合金铸件表面温度自适应时间大约为3.0s,追踪误差最大值大约为1.6℃,稳定后追踪误差最大值大约为1.0℃;而采用PD和PI控制铝合金铸件表面温度自适应时间大约分别为3.6s和4.2s追踪误差最大值大约分别为2.5℃和2.8℃,稳定后追踪误差最大值大约分别为1.6℃和2.0℃。采用遗传算法PID控制铝合金铸件连铸铸件表面温度理论与实际变化较小,避免了铝合金铸件冷却表面发生断裂现象,改善了产品性能,效果较好。     

钛合金无缝管热连轧温度场模拟

采用有限元法分析了钛合金无缝管多机架连轧下的温度状态。模拟结果表明：随轧制道次的增加,辊底下的外表面温度以逐渐减缓的速率降低,中心温度整体上以逐渐减缓的速率上升,而辊缝下外表面温度持续升高。中心温度的周向不均匀性在奇数道次时减小,在偶数道次时增大,而外表面温度分布的不均匀性与此相反。前一机架压下量与后机架辊缝处温升呈负相关,降低前一机架压下量可显著提升后机架周向温度不均匀性。温度测量和晶粒形貌分析的结果表明,模拟结果与实验结果吻合度较高。     

ZL101A铝合金外壳压铸模拟与制备工艺优化

通过利用计算机技术对ZL101A铝合金压铸件进行了压铸过程数值模拟,采用正交实验法对压铸铝合金工艺方案进行研究,根据模拟结果分析了铸件温度场、压力场的演变及铸件表面缺陷,并得出了最优的压铸工艺参数组合:压射速度为2.0 m/s,模具预热温度为300℃,浇注温度为650℃。对不同超声振动参数下制备的铝合金进行了研究,通过对其微观组织对比分析得到优化后的超声振动工艺参数。     

轴承支架半固态压铸过程数值模拟

采用数值模拟方法分析了半固态铝合金的表观粘度及浇注温度对轴承支架铸件压铸充型和凝固过程的影响。结果表明,半固态铝合金的充型速度随其表观粘度的增加而显著下降,而浇注温度对充型速度的影响与液态压铸时的一致。铸件同一部位的凝固温度随半固态铝合金浆料充型时的表观粘度增加而提高。凝固后铸件内未出现铸造缺陷。     

双金属履带板挤压铸造成形技术研究

采用数值模拟,研究了不同成形温度和不同热处理工艺对双金属履带板挤压铸造成形的影响。研究表明,履带板首先凝固位置为钢骨架和模具接触位置,也是应力集中的位置,缩松等缺陷主要出现在最后凝固的厚大部位。挤压铸造可以完成双金属履带板钢铝复合成形,铸件没有观察到缩松和裂纹等缺陷;铸件组织为典型的近球形,分布均匀细小,钢铝界面处存在部分细晶区和混晶区,热处理后合金组织晶界平滑,晶间相消失;热处理后部分钢铝界面产生分离现象,分离距离为2～6μm;高强铝合金基体一级固溶热处理后硬度(HB)为165,二级固溶热处理后达到180。     

A356合金半固态挤压铸造数值模拟及模具优化

采用Anycasting软件对A356合金铸件半固态挤压铸造过程中充型和凝固过程进行数值模拟。研究了压射速度、浇注温度对半固态A356铝合金挤压铸造过程的影响,对工艺参数进行了优化,并对压铸模具进行了改进。结果表明,模具预热温度为200℃,浇注温度为600℃,压射速度为0.5m/s,内浇口厚度为5mm时,能够获得质量理想的铸件。     

线性摩擦焊接头通电热处理的温度场模拟

基于电流生热理论,使用ABAQUS软件对TC4钛合金线性摩擦焊接头的直接通电热处理过程进行了模拟,得出了不同电流下温度场的分布云图以及特征点的温度变化曲线。为验证模拟的准确性,在电阻点焊机电源下对线性摩擦焊接头进行了通电热处理,并运用红外设备对热处理过程中接头表面温度场进行了测量。通过模拟与试验对比,发现二者吻合性较好,说明该模型可正确预测通电热处理温度场,为合理选取通电热处理参数提供理论依据。     

反重力铸造对高强度铝合金凝固组织影响的研究

采用反重力铸造方法生产高强度铝合金铸件已成为航空、航天领域内获得优质构件的重要途径。研究了反重力铸造对高强度铝合金ZL114A和ZL205A铸件凝固组织的影响。结果表明,合金的凝固组织存在着不同的位置效应,对于ZL114A合金铸件,冷端晶粒尺寸最小,靠近浇口处晶粒尺寸粗大。对于ZL205A合金铸件,随距浇口处距离的减少,枝晶间分布的网格状θ（Al2Cu）相逐渐由粗变细,α（Al）枝晶内分布的黑色点状T（Al12CuMn2）相逐渐减少。分析表明,在反重力铸造补缩压力相同的情况下,合金的凝固温度范围不同是造成凝固组织不同位置效应的主要原因。     

铝合金副车架前铸铝支座铸造工艺研究

铝合金副车架前铸铝支座属于薄壁类铸件,为了更好地保证产品质量,确保铸件外观、性能均符合技术要求,本文从铸件结构特性、铸造热节、浇注方案、工艺参数等方面进行工艺研究分析。实践结果表明,通过对前铸铝支座的结构特性分析,利用砂芯成型铸件局部内凹结构,增设网格改善铝液充型能力、增强产品热节部位补缩效果,增加风冷进行局部冷却、优化浇注系统、优化顶杆排布等方法可以很好地提高铝液充型能力、改善铸件局部过热、实现顺序凝固、避免打料变形等问题,极大程度地解决了前铸铝支座铸造缺陷,提高了铸件成品率。     

铝合金管路零件压铸模设计

在具有斜向孔或斜向凹凸铸件压铸模设计中,斜向抽芯是压铸模设计的难点之一。管路铸件形状复杂,属不规则薄壁多孔铸件。其压铸成型除了需动、定模在开模方向上抽芯和两侧抽芯外,铸件内壁上还有一斜向孔,需斜向抽芯。本文给出了铝合金管路零件压铸模实用结构,论述了模具结构特点和工作原理。该模具采用拉钩-齿扇-齿条二级联合抽芯机构,利用开模力,实现管路铸件的斜向抽心,同时通过相应的两套斜销-滑块机构分别实现管路铸件另外两个侧向抽芯。模具结构紧凑,工作可靠,成型铸件质量好。     

砂型低压铸造铸件充型及凝固过程的研究

采用低压铸造法浇注了壁厚为10mm与25mm的ZL114A平板件,通过测定其温度场研究了低压铸造条件下铸件的充型与凝固特点。结果表明,对于25mm平板件,凝固过程中板内从升液管口至铸件远端形成了较大的温度梯度,能够实现典型的顺序凝固,压力通过升液管可始终作用于凝固补缩过程;对于10mm平板件,其凝固速度较快,铸件整体倾向于同时凝固,补缩主要通过浇注系统在局部位置进行。对于10mm与25mm平板件,40mm/s的充型速度均能实现平稳充型与顺序充填。     

大平板类铝合金壳体铸件铸造工艺优化与设计

针对大平板类铝合金壳体铸件的外形尺寸大、结构复杂等特点，通过三维温度场数值模拟来揭示铸件的凝固过程。根据准固态力学行为和流变行为，进行应力场模拟，进而预测铸件在凝固过程中产生缩松、缩孔以及热裂和变形等倾向，合理地实现了铸件的铸造工艺优化设计。     

气隙热阻对水平连铸Cu-15Ni-8Sn合金组织和成分分布影响

通过在结晶器底部开设圆弧槽形成气隙热阻来改善水平连铸Cu-15Ni-8Sn合金的组织和成分均匀性。首先基于合金水平连续铸造过程的温度场模拟,分析了不同圆弧槽角度、长度和厚度的结晶器结构对合金结晶区温度分布的影响。然后基于优化了圆弧槽结构的结晶器和未开设圆弧槽的结晶器,进行了直径为65mm铸锭的水平连铸工艺试验。结果表明,随着开设圆弧槽的角度、长度及厚度的增加,上部与下部固液界面的相对水平距离缩小,固液界面与棒坯轴向夹角趋于90°,凝固过程中棒坯的温度场均匀性明显提高。相比于不开设圆弧槽的棒坯,当开槽角度为180°、开槽长度为144mm、开槽厚度为5mm时,上部与下部固液界面的相对水平距离仅为未开槽时的7%。由于温度场分布更合理,棒坯上部和下部的组织和成分均匀性得到显著改善。     

低频电磁场对7050铝合金铸锭组织的影响

通过在常规半连续铸造过程中施加低频电磁场的方法制备了直径为162mm的7050铝合金铸锭,研究了电磁场对铸锭铸态组织的影响。结果表明,低频电磁场对7050铝合金铸态晶粒尺寸和组织形貌具有显著的影响。施加磁场后铸锭组织变得非常均匀、细小,平均晶粒尺寸由230μm细化至42μm左右,晶粒形貌由粗大枝晶转变等轴晶。电磁场频率和强度对晶粒细化具有重要的影响。对于低频电磁铸造162mm的7050铝合金铸锭,最佳电磁场参数:电磁场频率为25Hz,磁场强度为12800～16000At。     

铝合金薄壁壳体低压铸造工艺研究

主体壁厚为3mm的铝合金壳体铸件,成形比较困难。因此,设计两种方案,利用3D打印砂型进行低压铸造浇注验证。结果表明,选择合适的浇注位置并设计合理的浇注系统,有利于薄壁铸件的成形,并利用CAE软件模拟优选出合理的铸造工艺方案。     

Effects of Titanium Addition on Microstructure and Mechanical Properties of Thin-Walled Compacted Graphite Iron Castings

This research studies the effects of titanium added in an amount up to 0.13 wt.% on the microstructure and mechanical properties. The research was conducted for thin-walled iron castings with 3-5 mm wall thickness and for the reference casting with 13 mm wall thickness to achieve various cooling rates. Microstructural changes were evaluated by analyzing quantitative data sets obtained by image analyzer and also using scanning electron microscope. Metallographic examination revealed in thin-walled castings a significant effect of the addition of Ti to compacted graphite, much stronger in comparison with castings with thicker sections. Moreover, thin-walled castings with high degrees of inoculation and which have been solidified under high cooling rates have a homogeneous structure, free of chills, and good mechanical properties, which may predispose them for potential use as substitutes for aluminum alloy castings in diverse applications.     

Effect of electromagnetic field on macrosegregation of continuous casting 7075 alloy

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＭａｃｒｏｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｐｒｏｎｏｕｎｃｅｄｄｅ ｆｅｃｔｓｄｕｒｉｎｇｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｃａｓｔｉｎｇｏｆａｌｕｍｉｎｕｍａｌｌｏｙｓ ,ｗｈｉｃｈｌｅａｄｓｔｏｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅｉｎｈｏｍｏｇｅｎｅｉｔｙｏｆａｌｌｏｙｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓ .ＡｓａｔｙｐｉｃａｌＡｌ Ｚｎ Ｍｇ Ｃｕａｌｌｏｙ ,70 75ａｌｌｏｙ ｓａｓ ｃａｓｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｐｒｅｓｅｎｔｓｅｖｅｒｅｉｎｖｅｒｓｅｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ .Ａｌｌｏｙｉｎｇｅｌ ｅ…