某大型复杂圆筒类低压铸造工艺改进

针对大型航空铝合金铸件的结构特点和性能要求,在分析采用砂型重力铸造该类铸件时各种铸造缺陷产生原因的基础上,研究采用低压铸造工艺的可行性,利用低压铸造工艺的原理和优点,结合铸造模拟软件解决大型航空铝合金铸件的成型质量问题,通过铸件结构分析及其铸造原理分析,进行低压铸造铸型的设计,利用铸造模拟软件并结合工艺试验,确定铸件低压铸造生产工艺参数,解决了铝合金铸件在铸造过程中的气孔、缩松、夹渣等缺陷问题。     

复杂铝合金铸件铸造工艺优化与设计

针对大型航空薄壁铝合金铸件的结构特点和性能要求,利用低压铸造工艺的原理和优点,结合铸造模拟软件解决大型航空铝合金铸件的成型问题。通过铸件结构及铸造原理分析,进行低压铸造铸型的设计。结果表明,利用铸造模拟软件,结合工艺试验对铸型设计、浇注工艺进行了验证,确定了铸件的低压铸造产生工艺和过程参数,解决了大型航空铝合金铸件的气孔、缩松、裂纹等缺陷问题。     

大直径铝合金活塞的模具设计和铸造工艺优化

在原铸造工艺基础上,利用德国MAGMA铸造凝固模拟分析软件,对大直径铝活塞毛坯铸件的浇注、凝固过程进行数值模拟,预测了铸件产生铸造缺陷的可能部位.根据模拟结果,对模具结构和原有铸造工艺进行改进和优化.改进后模拟效果良好,经生产验证,铸件质量明显提高,达到大幅度缩短活塞的试制周期,节约试制成本,提高产品质量的目的.     

ZM6镁合金大型薄壁铸件数值模拟

用MAGMASOFT专业铸造软件对ZM6镁合金砂型薄壁件铸造过程进行了数值模拟,研究了铸件在充型和凝固过程中的温度场分布,预测了铸造过程中出现的各种缺陷.结果显示在铸件内浇道部位易出现气孔和氧化夹杂,而在铸件中部与补缩冒口连接处易出现缩孔、疏松缺陷.通过对铸件进行金相、SEM、EDAX分析,得出实际浇注铸件产生的缺陷与模拟结果相符合.     

不锈钢薄壁回转体浇注工艺研究

以生产单件304不锈钢薄壁回转体铸件为研究对象,在第一次浇注试验过程中,回转体铸件侧壁发生了开裂现象,通过对开裂缺陷产生的原因进行分析,对铸件的浇注系统设计进行改进后,利用ProCAST铸造模拟软件对不锈钢回转体无模铸造工艺的充型、凝固过程及缩松、缩孔缺陷分布进行模拟分析,并按照分析后的结果进行了无模铸造的试验验证,侧壁开裂问题得到解决。     

复杂高锰钢件铸造工艺优化

某高锰钢铸件因其内部空腔结构复杂而易形成铸造缺陷,为此采用ADSTEFAN软件和ProCAST软件对其初始铸造工艺进行数值模拟,分析了铸件温度场特点、铸件缺陷产生部位和原因。针对初始工艺铸造过程易出现的铸造缺陷,调整了轮毂冒口A、轮缘冒口B尺寸及冷铁形状和位置,优化了铸造工艺。模拟结果显示,优化工艺消除了铸件轮缘区域缩松缺陷,降低了热裂倾向。实际铸造试验验证了模拟中易于出现缩孔、缩松及热裂的位置,并表明优化工艺基本可行。     

绞车滚筒铸铁件的铸造工艺设计和数值模拟

对铸铁件JH-20型回柱绞车滚筒进行铸造工艺设计.根据铸件形状对称的特点,设计了底注式浇注系统,采用两个内浇道同时对铸件浇注.利用CAD软件建立铸件的三维模型,并用ViewCast铸造模拟软件对铸件的凝同过程进行了数值模拟.模拟显示,在滚筒与法兰连接处会产生缩孔、缩松缺陷.根据数值模拟结果并结合理论分析,对铸造工艺方案进行工艺改进.通过增设冒口的方法,利用冒口对铸件进行补缩,以实现铸件的顺序凝固.结果表明,优化后的工艺有效地消除了缩松缩孔缺陷,从而获得了合理的铸造工艺方案.     

从凝固过程的位移数值模拟结果中提取铸件的变形

铸件变形分析是铸造模样设计的依据之一.通过铸件铸造过程热应力数值模拟能够得到铸件的位移结果,其可分解为凝固和冷却过程的均匀的尺寸收缩和由于冷却不均匀等原因造成的变形两部分.提出了铸件数值模拟位移结果的处理算法,即由模拟位移结果得到铸件模拟后的形状尺寸,然后按照指定参考点将模拟计算得到的铸件与铸件要求尺寸进行匹配,从而得到去除了铸件收缩余量的变形情况,为模样设计提供科学依据.采用该算法对灰铸铁应力框及某轧钢机机架铸造过程中的变形情况进行了应用分析,结果与实际铸件变形趋势一致.     

阶梯轴铸钢件的铸造工艺设计及数值模拟

对阶梯轴铸钢件进行铸造工艺方案设计,包括分型面和浇注位置的选择,各项铸造工艺参数的确定以及浇注系统、冒口、冷铁的设计.根据铸件形状与结构特点,采用中注式浇注系统,内浇道放置在轴后的端面,并用一个内浇道对铸件进行浇注.将铸件划分为4个补缩区域进行冒口设计,并配合冷铁使用来实现铸件的顺序凝固建立铸件的三维模型,并运用ViewCast铸造模拟软件对铸件的凝固过程进行了模拟计算.初次模拟显示,在阶梯轴的凸台处与其临近连接的阶梯轴段会产生缩孔、缩松缺陷.根据数值模拟结果并结合理论分析,对铸造工艺方案进行了优化设计.通过增大冒口尺寸和高度、增设冷铁的方法,有效地消除了铸造缺陷,从而获得了合理的铸造工艺方案.     

蜗轮箱盖的数值模拟及铸造工艺优化

对铸铁件涡轮箱盖进行了铸造工艺设计.根据铸件形状的特点,设计了顶注式浇注系统和3个内浇道同时对铸件浇注.利用CAD软件建立铸件的三维模型,并用View Cast铸造模拟软件对铸件的凝固过程进行了数值模拟.模拟显示,在涡轮箱盖壁与壁的连接处会产生缩孔、缩松缺陷.根据数值模拟结果并结合理论分析,对铸造工艺方案进行工艺改进.通过去除胃口和增设冷铁的方法,增加圆形区域的冷却速度.结果表明,优化后的工艺有效地消除了缩松、缩孔缺陷,从而获得了合理的铸造工艺方案.     

基于数值模拟的支座熔模铸造工艺迭代优化

运用ProCAST软件模拟熔模铸造K444合金支座的铸造过程,分析了铸件凝固过程中的温度场分布,预测了铸件中缺陷的种类与位置,根据模拟结果对浇注系统与浇注工艺进行了优化,试制结果显示,优化后的工艺可以获得无缺陷的铸件。     

基于数值模拟技术镁合金压铸模浇注系统优化设计

设计3种类型的浇注系统,运用铸造专用模拟软件JSCAST对3种浇注系统进行压铸数值模拟试验,分析液态金属充型及凝固过程中的速度场和温度场的分布,根据凝固规律有效预测铸件中可能存在缩孔及气孔缺陷的分布,从而选取T型浇注系统作为缸盖罩的最佳浇注系统并对其进行优化。试验结果验证了优化设计的可行性以及压铸过程数值模拟的可靠性,对压铸生产具有一定的指导意义。     

汽车镁合金控制臂挤压铸造缺陷的预测分析

结合数值模拟,研究了镁合金汽车控制臂挤压铸造过程中的温度场和速度矢量场,分析了在挤压铸造过程中可能出现的缺陷。结合后期试验,对零件缺陷出现的位置、尺寸以及是否符合产品安全性能指标要求进行验证分析。结果表明,在浇注温度为680℃,挤压速度为1m/s,增压压力为70MPa时生产的镁合金汽车控制臂,其缺陷的分布和尺寸均在安全指标范围之内,零件结构设计和成形工艺方案符合性能要求。     

Confluence and cold shut computation based on time field in casting simulation

Numerical simulation technology has been widely used in the foundry industry to analyze and improve casting processes. During the casting filling process, many filling-related defects form easily at the confluences of liquid metal streams. The main filling-related defects are cold shut defects. To calculate the positions of casting defects, the characteristics of liquid metal confluences were analyzed. The flow front of liquid metal was captured by the volume-of-fluid algorithm to obtain a time field, which was used to calculate the time derivatives of the liquid front position and the confluences of liquid metal streams. To distinguish small confluences from the main confluences, the concept of confluent scale was developed, which was used to filter the small confluences based on a threshold. The calculation process was demonstrated through the post-processing of numerical simulation. A “W” shaped casting and a steering wheel casting were calculated to validate the accuracy of the method developed in this study. The positions of cold shut defects were predicted by calculating the confluences of liquid metal streams. The method was proved to be practical by comparing the calculation results with the positions of cold shut defects in an end cover casting. The computation of confluences and cold shut defects can improve the analysis efficiency and provide assurance for the optimization of a casting process plan.

     

薄壁铝合金铸件低压铸造的数值模拟与工艺优化

利用ViewCast软件研究了薄壁铝合金筒状铸件的低压铸造充型凝固过程,获得了低压铸造过程中温度场、流动速度场的分布.模拟结果显示,铸件上法兰处将产生缩孔、缩松缺陷.根据模拟结果及理论分析改进初始工艺,在产生缺陷的上法兰处安放冒口.对改进后的工艺重新进行模拟,结果表明,冒口有效地补缩了上法兰部位,消除了缩孔、缩松缺陷.     

CAST soft CAD／CAE软件在精密铸造生产中的应用

采用CAStsoftCAD模块进行阀体铸钢件精密铸造工艺设计,确定铸件的浇注位置,并计算其浇注系统;通过CAStsoftCAE模块对铸件凝固过程温度场和可能产生的缺陷进行分析,合理优化铸造工艺。实际生产结果表明,CASTsoft软件的模拟结果与实际相符,组合使用CASTsoftCAD／CAE铸造工艺设计和工艺模拟模块可以缩短工艺试制周期,降低工艺试制成本。     

电磁搅拌对功能材料凝固组织和心部缺陷的影响

分别采用电磁搅拌和传统模铸工艺制备金基合金,研究了电磁场对金基合金显微组织和心部缺陷的影响,结果表明：采用电磁搅拌技术制备的金基合金其凝固组织的枝晶化程度明显降低,与此同时,消除了在传统模铸条件下金基合金铸锭心部所普遍出现的中心缩孔和缩松等缺陷,并对电磁搅拌作用下,金基合金凝固组织的细化和铸锭心部缺陷的消除机理进行了探讨。     

高锰钢铁路辙叉内部铸造缺陷对使用性能的影响

高锰钢铁路辙叉是铁路钢轨的关键部件,在使用过程中承受强烈的冲击和摩擦作用,其表面发生龟裂剥落而失效.通过对辙叉断口的电子扫描、内部裂纹和铸造缺陷的光学观察分析表明,高锰钢铁路辙叉表面的龟裂是由组织中存在的铸造缺陷引起的;裂纹在铸造缺陷处萌生,并且沿着这些缺陷密集处和辙叉表层加工硬化产生的滑移带的方向扩展;辙叉内部的铸造缺陷主要是沿晶界析出的非金属夹杂物和缩松.提出了设计合理的冒口、通入惰性气体或能产生这类气体的盐类、采取有效的脱氧工艺等措施,减少高锰钢铁路辙叉中的铸造缺陷,从而延长其使用寿命.     

计算机模拟在铝合金半固态压铸中的应用

在试制铝合金半固态压铸汽车零件过程中，引入计算机模拟技术用于充型过程的预测与缺陷的预防，实现了充型工艺系统的优化设计。通过实样压铸的成形外观和模拟结果以及内部缺陷的无损探伤和模拟的流场相比较，均表明模拟与实际结果符合良好。计算机模拟，对于充型过程所可能伴随的铸造缺陷可作出较为准确的预测，并提出改进的方向。通过实现半固态压铸的高速压射过程的数值可视化，对工艺方案和工艺过程的优化将有很好的参考作用。