铸件凝固过程孤立域动态划分及缩孔缩松数值模拟

在铸钢件实际生产中，一般凝固过程同时存在着多个熔池孤立域，而各熔池孤立域的补缩行为只限于各自孤立的熔池中．利用“虚拟传热技术”，开发了一种铸件凝固过程数值模拟动态判定孤立熔池域的方法，快速而方便地实现了凝固过程存在多个可补缩域的判别．由此根据凝固过程收缩发生的区域，准确地进行缩孔缩松的预测．可有效地解决凝固过程中同时存在任意多个孤立补缩域的缩孔缩松预测，解决了凝固过程数值模拟中常出现的位置较低的侧暗冒口或铸件中可能出现的缩孔不能被正确预测的技术难题．     

铸造过程补缩机理及其数学模型

通过对铸造合金凝固过程补缩现象的分析，以流体力学理论为依据，建立了描述铸造合金凝固过程中补缩现象的数学模型。通过对公式各参数的分析、对比，比较了各种铸造方法补缩能力的强弱，提出了影响补缩的主要工艺参数，并指出了工艺设计过程中应注意的问题。     

铸铁件凝固过程中体积变化规律的计算机数值模拟

采用直接差分法对铸铁件凝固过程中的体积变化规律进行了模拟计算，求出了铸件凝固胀缩叠加均衡时刻点及凝固时间，模拟结果可做为冒口补缩工艺设计的依据。     

轮毂类球铁件缩孔缩松缺陷的形成机理及防治措施

本文以Transit汽车前桥轮毂铸件为例，针对小型轮毂球铁件产生缩孔缩松缺陷现象，采用计算机模拟技术模拟铸件的温度场，进行铸件孤岛检测，分析缩孔缩松缺陷产生过程，并用多通道数据采集器测定铸件凝固过程中温度场的分布特点，分析研究了此类铸件产生缩孔、缩松缺陷的机理，对消除铸件缩孔、缩松缺陷的工艺方法进行了讨论。实验研究结果表明，在铸件凝固过程中，保持补缩通道畅通是消除小型球铁轮毂缩孔缩松缺陷的关键，并提出小型球铁件的浇、冒口系统设计应遵循“直接补缩，顺序凝固”的设计原则。     

球铁件应当如何补缩?

由于球铁的收缩大于膨胀，球铁件铸造必需外部补缩。后凝固部位必然是先凝固部位的补缩源，因此，要使冒口具有补缩作用，必须使冒口迟于铸件凝固。为增强外补与自补，冒口颈宜适当厚大，内浇道、排气眼及冷冒口均应在浇注结束时尽快封闭，以增加进铁量，减少排铁量，增大铸件材料含量。实现“均衡凝固”会减少铸件材料含量和膨胀量，对防止缩孔、缩松不利。     

金属液在连续纤维预制型中的横向补缩

研究了金属液在连续纤维预制型中的横向补缩。提出了金属液在连续纤维预制型中的横向补缩模型，依据契尔文诺夫定律推导出横向补缩时纤维束间距与纤维几何形态、金属基体凝固收缩率和纤维体积分数之间的关系式。研究了温度梯度和凝固压力对碳纤维／铝复合材料横向补缩的影响。结果表明：纤维束间距、束内纤维间距、温度梯度和凝固压力对连续纤维增强复合材料的横向补缩均有重要影响。     

消除球铁轮毂类铸件缩孔的方法

壁厚不均匀是轮毂类铸件的结构特点之一，这类铸件易在热节处形成缩孔、缩松并于缩孔和缩松处产生应力集中，使铸件的机械性能显著降低。由于轮毂是汽车上的重要零件，故对这些缺陷的限制更严格。影响轮毂缩孔、缩松的主要原因是由于铸件在凝固过程中，合金的液态收缩和凝固收缩，又得不到外来液态金属的及时补充。特别是最后凝固的热节处，液态金属的补充最困难，形成缩孔、缩松的倾向也最大。为消除球铁轮毂类铸件缩孔、缩松。我们在生产中采取的主要方法是根据铸件缩孔、缩松形成的主要原因，选择合理的铸造工艺，使铸件在凝固过程中建立…     

运用均衡凝固理论解决燃气轮机壳体铸件的缩孔和缩松缺陷

燃气轮机壳体是厚大断面球墨铸铁件，壁厚在80-200mm之间，在生产过程中非常容易出现缩孔和缩松缺陷，本文通过运用均衡凝固理论[1]进行工艺改进，充分利用厚壁球墨铸铁的自补缩功能，消除了铸件的缩孔和缩松缺陷，充分说明均衡凝固理论作为工艺设计理论和方法，对生产高品质的铸件有普遍意义。     

基于均衡凝固理论设计球墨铸铁件冒口

介绍均衡凝固的基本原理，叙述铸件结构、冒口位置和冷铁对补缩的影响。结合铸件实例，说明合理设计冒口和利用冷铁使球铁铸件实现均衡凝固，防止缩孔、缩松的工艺方法。     

铸铁均衡凝固理论及其应用

通过对亚共晶铸铁凝固过程的分析，以及对凝固收缩和膨胀的动态叠加，导出表观收缩曲线和均衡凝固的概念，进而提出均衡凝固理论及有限补缩原则，并对该理论的应用范围和工艺设计要点进行了论证，可直接应用于生产实践     

凝固模拟在球铁飞轮工艺优化中的应用

应用MAGMAsoft对四种不同结构球铁飞轮的不同工艺方案进行凝固模拟，根据凝固模拟结果和实际试生产铸件外观缺陷及内部缩松情况，提出不同改进工艺方案并逐个进行凝固模拟，选择最佳方案用于生产。优化后的工艺方案投入批量生产后，球铁飞轮的缩孔、缩松缺陷达到用户要求。     

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。     

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。     

脉冲电流对Al-Si合金缩孔及凝固组织的影响

在Al-Si凝固过程中施加脉冲电流，可以使合金凝固组织的形貌得到改善，晶粒细化。在脉冲压力作用下，使凝固后组织中的缩孔缩松关小乃至消除。     

静压线生产球墨铸铁轮毂铸件的铸造工艺

介绍了轮毂铸件的结构及技术要求,根据铸件结构特点,设计了侧冒口补缩工艺和压边冒口补缩工艺,利用MAGMA数值模拟软件进行模拟分析,结果表明:选用压边冒口补缩工艺,补缩通道始终畅通,冒口对铸件进行液态补缩,在凝固过程后期,冒口颈处能够及时凝固,铸件依靠石墨化膨胀自补缩来抵消收缩,而且铸件先于冒口颈凝固,补缩通道在铸件凝固过程中始终是畅通的,满足顺序凝固的要求,因而获得内部致密的铸件。首件试制后的结果显示:选择用压边冒口生产的轮毂组织致密性好,未出现缩孔、缩松缺陷,说明压边冒口的补缩作用效果明显,目前,已经进行了小批量生产,未收到客户关于铸件加工后有缺陷的反馈。     

灰铸铁件自补缩凝固与补缩

本文以155×80×80(mm)液压阀体铸件—压边冒口补缩工艺为例,较系统地研究了灰铸铁的收缩和凝固过程.用倾出法和热分析测温法测定了铸件—压边冒口的凝固动态.在生产条件下,观测了铸件压边冒口的凝固与补缩行为,提出了灰铸铁件“自补缩凝固”的理论和有限补缩的原则,指出冒口不必要晚于铸件凝固,灰铸铁和球墨铸铁的冒口不应该放在铸件的几何热节处.     

基于仿真的熔模铸造不锈钢铸件浇注系统优化

基于Pro CAST软件,针对304不锈钢铸件的缩松缺陷,通过充型过程、凝固过程模拟,对铸件的浇注系统进行优化。Pro CAST模拟结果表明,利用原用浇注系统进行预测的缩松出现位置与实际浇注结果一致。基于凝固过程的模拟结果,在铸件的热节部位补加一组内浇道,实现铸件的顺序凝固以保证补缩,从而消除缩松缺陷。即实现铸件由内向外先凝固,内浇口随之凝固,再次是直浇道、横浇道,最后是浇口杯凝固。将优化后的浇注系统用于实际生产,彻底解决了铸件出现的缩松缺陷,提高了铸件成品率。     

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。     

活塞式压缩机缸体底注工艺中充型和凝固过程数值模拟

通过对活塞式压缩机缸体底注工艺方案的充型和凝固过程的数值模拟，揭示了缸体的液相分布、温度场分布及凝固顺序，通过及时补浇冒口和冷铁激冷等措施，使下高上低的温度场分布变为下低上高的分布趋势，从而改善了缸体在凝周过程中的液相分布，改变了先中间后两头的凝固顺序，缸体从总体上形成了从下往上的有利于补缩的凝固顺序，并预测了压缩机缸体缩孔、缩松产生的部位和大小。采用改进后的工艺进行生产，取得成功，从而验证了模拟结果的正确性。     

硼与镍基高温合金中的疏松

研究了硼含量对凝固过程的影响,讨论了疏松的形成过程.硼在γ固溶体中的溶解度很小,凝固时富集于凝固固体前沿液体中.高硼合金凝固时,凝固固体周围包了一层极高硼含量的低熔点液体,形成蜘蛛网似的补缩通道,从而扩大了可补缩的温度区间,减少了不能补缩的剩余液体量.因此,这种合金不仅疏松少,而且工艺宽容度大.正常硼含量(0.01wt-%)合金,硼富集程度不足以形成液体网,凝固枝晶很快相互连接,形成一些较大的孤立的液体池.这种不能补缩的液体池,形成了较严重的疏松.