ZL205A支臂重力铸造工艺研究

某机载电子设备支臂铸件选用ZL205A合金,结合支臂铸件结构特性及合金工艺性能,选用树脂砂重力铸造工艺。借助ProCAST软件对ZL205A支臂铸件流场、温度场与固相率进行了仿真计算优化,确定了最佳工艺参数,实现了支臂铸件自外向内与自下而上的顺序凝固,研制出了ZL205A支臂铸件。经T6热处理,ZL205A支臂铸件肋板本体剖切平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为485 MPa、430 MPa与7.8%。     

ZL205A上臂铸件低压充型工艺设计

ZL205A属于高强韧铝铜系合金材料,经T6处理后可作为中等载荷承力部件用于航空航天等军工装备领域。文中针对ZL205A上臂铸件设计了四种不同的低压充型凝固成形工艺,选用1:1.8:4.4浇道截面比低压充型浇注系统,结合20 mm/s与40 mm/s的升液与充型速度、25 kPa与30 kPa的升液与充型压力,实现了ZL205A上臂铸件自下而上的平稳充型与自上而下的顺序凝固。T6态本体剖切试样的平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为484 MPa、354.5 MPa与6.9%,经时效热处理后大量Al_2Cu与Al_6Mn沉淀强化相沿晶界均匀弥散析出,T6态断口以韧窝断裂为主,附带一定数量的沿晶断裂带。     

3D打印蜡模快速制造ZL114A铸件凝固收缩率研究

通过3D打印蜡模、熔模型壳与ZL114A合金凝固尺寸测试,构建了蜡模3D打印尺寸与铸件理论尺寸的数学关系,实现了铸件HB6103-2004中CT6~CT7级的精度。选用低压浇注工艺,以ZL114A主框与舱罩铸件为主体进行试验,本体平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别达到了341 MPa、263 MPa与6.1%,断裂机制为典型的韧窝断裂。     

熔模铸造薄壁复杂锥形壳体的重力充型工艺

某薄壁复杂锥形壳体铸件选用ZL205A合金,结合其凝固特性与壳体铸件结构成形性分析,采用熔模铸造,底注式重力充型。借助FEM有限元仿真计算,分析了凝固充型场、温度场与固相析出分布场。结果表明,底注式重力充型工艺,锥形壳体铸件总充型时间为21s,完全凝固冷却与固相析出时间分别为374s与424s,同时实现了锥形壳体铸件自下而上的顺序凝固;铸态与T5热处理态的平均晶粒尺寸分别为112μm与94μm,中间肋板区域本体试样T5热处理态的平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与硬度(HBS)分别为453 MPa、400 MPa、8.9%与114,满足了设计技术指标。     

ZL205A副车架结构设计与成形工艺仿真优化

对ZL205A铝合金副车架结构与工艺设计进行分析,借助FDM与FEM模拟完成了凝固过程充型场、温度场与应力应变场的仿真计算分析。通过工艺预留孔位置、尺寸结构优化与T5热处理工艺参数优化,确定了副车架铸件的自由充型工艺方案。结果表明,副车架铸件实现了平稳充型与自内向外的顺序凝固,凝固热应力峰值为47.17 MPa,经T5热处理后本体试样的平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为510 MPa、402 MPa与6.8%,满足了技术指标要求。     

ZL205A铝合金乘用车转向节凝固工艺设计优化分析

近年来,随着轨道交通行业一体化轻量设计的推广,铝合金已成为首选材料。本文针对ZL205A铝合金转向节铸件设计了两种不同的凝固工艺,借助FEM数值仿真完成了不同成型工艺下充型流动场与凝固固相场的对比分析。结果表明:与自由充型相比,采用低压成型工艺合金熔体充型平稳,实现了自上而下与自内向外的顺序凝固,工艺出品率由54%增至68%;经T6热处理后铸件本体试样平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与布氏硬度分别达到了521MPa、455 MPa、8.1%、146 HBS。     

ZL205A副构架铸件凝固工艺设计计算机仿真优化分析

根据ZL205A铝合金副构架铸件结构与工艺特性,设计了底注式和侧注式浇注系统。采用华铸CAE软件对比分析了两种浇注工艺下凝固过程的温度场与缩孔、缩松分布。对缩孔、缩松产生原因进行了分析,优化了侧注式浇注系统,最终消除了铸件中的缩孔、缩松缺陷。ZL205A铝合金副构架本体试样经T5热处理后的平均抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度(HBS)分别为510 MPa、424 MPa、8.1%和131,达到了HB963-2005Ⅱ类铸件标准要求。     

数值模拟在铝铜合金低压铸造工艺中的应用

以某厚大ZL205A合金铸件为例,采用数值模拟的方法对铸件低压铸造工艺中充型和凝固过程进行模拟,分析了充型及凝固过程中温度场的变化,并按模拟结果进行了生产,结果获得了优质的铸件。     

ZL205A铝合金线状偏析的形成机理及判据(英文)

采用实验和数值模拟方法,对ZL205A铝合金筒形壳体铸件在低压铸造时出现的线状偏析的形成机理及预测模型进行研究。利用数值模拟技术对该铸件在凝固期间的传热进行分析,通过大量实际低压铸造获得ZL205A合金铸件中产生的线状偏析信息、铸件低压铸造过程的温度场以及线状偏析形成部位凝固参数的变化规律,提出了ZL205A合金低压铸造过程线状偏析的形成机理和判据。研究表明,ZL205A合金铸件的线状偏析是由于铸件在凝固后期,浇注系统尚能进行补缩,此时铸件局部形成热裂,高浓度的溶质在补缩压力的作用下对该热裂填充而最终在该部位形成线状偏析。根据分析得出形成机理,得到消除线状偏析的工艺控制方法。采用线状偏析判据对其它铸件的线状偏析进行模拟预测,预测结果与实际浇注结果的对比表明,该判据能够较为准确地预测ZL205A合金筒形壳体铸件的线状偏析位置。     

大型环类铝合金铸件结构与工艺设计

以大型环类铝合金铸件为研究对象,通过铸件结构优化设计、合金体系选择与凝固收缩率参数优化,结合FDM/FEM数值仿真工艺,优化完成了环类铸件浇注系统的优化设计;采用分级熔炼与精炼除气工艺,氧化夹渣密度由(12~15)个/cm~2降至(2~3)个/cm~2,平均直径由2.6mm减至0.4mm;选用复合晶粒细化剂后晶粒尺寸由176μm降至68μm,合金的抗拉强度提高8%~10%,伸长率增加约60%;基于多级固溶时效热处理ZL114A合金的抗拉强度、屈服强度与伸长率分别达到了360 MPa、310 MPa与8.2%,ZL205A合金对应力学性能分别为520 MPa、460 MPa与7.4%,断口均为典型韧窝断裂。经深冷处理后,环类铸件内部残余应力峰值可由140~250 MPa降至50~105 MPa,高向与径向加工精度可提高约180%,合金T6态抗拉强度提高约20~30 MPa,伸长率提升2%~3.5%。     

低压铸造ZL205A樑铸件缩松、气孔缺陷的消除

ZL205A樑铸件采用树脂砂低压铸造工艺生产,利用ProCAST软件,对铸件充型、凝固过程进行数值模拟,从温度场和凝固过程等方面分析缩松、气孔缺陷形成原因。采取增加内浇道尺寸、调整浇注系统结构等工艺措施进行工艺优化。结合模拟结果并经实际生产验证,最终消除了铸件缩松缺陷,降低了气孔发生率,得到了品质优良的铸件。     

ZL204A靴座铸件凝固成形工艺研究

以某ZL204A靴座铸件为研究对象,结合OM、SEM、拉伸性能试验机与FEM数值仿真计算,测试了其凝固成形工艺。结果表明,采用开放式充型凝固成形工艺,直浇道、横浇道、内浇道截面比为1∶5.8∶10,设置合理的冒口,借助FEM仿真计算优化,实现了顺序凝固。铸态平均晶粒尺寸约为84μm,T6态的平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为472 MPa、370 MPa与8.4%,断裂机制以韧窝断裂为主,附带部分沿晶断裂。     

反重力铸造对ZL205A合金充型性能及凝固组织的影响

以“⊥”型和棒状试样为例,研究了反重力条件下,铸造工艺参数对ZL205A合金铸件充型性能和凝固组织的影响。结果表明,对于平均壁厚小于3 mm的薄壁铸件,由于差压铸造充型过程比低压铸造平稳,所以铸件成形更好,但无法成形尖角结构;提高浇注温度或铸型预热温度,均能使差压铸造薄壁ZL205A合金铸件的充型性能得到改善,且提高浇注温度效果更明显。与低压铸造相比,差压铸造可显著细化ZL205A合金晶粒度,适当提高浇注温度与铸型温度,均能进一步细化晶粒,且提高浇注温度使晶粒细化效果更显著。对于有一定截面厚度的ZL205A合金铸件,差压铸造时,当截面厚度超过一定量时,充型性能受铸型温度及浇注系统设计的影响较小,提高铸型温度,铸件产生孔洞类缺陷的几率显著增加。     

ZL114A合金卫星接收器面罩铸件的研制

采用树脂砂重力浇注工艺铸造了ZL114A合金卫星接收器面罩。基于ProCAST软件,根据该铸件的结构特点,设计了铸造工艺,对其充型流场、凝固温度场与固相场进行了模拟分析和优化,实现了ZL114A接收器面罩铸件的平稳充型,形成了自下而上、自外向内的凝固顺序。通过添加0.14%的Sr实现了共晶Si相与初生α-Al相的细化变质,沿晶界分布的共晶Si形貌呈球状与多边形状,Si相颗粒平均尺寸约为4μm。经T6热处理后,接收器面罩铸件本体试样的平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为333 MPa、273MPa与6.2%,满足技术要求。     

凝固压力对ZL205A铝合金补缩及组织性能的影响

研究了在其他铸造工艺条件相同的情况下,不同外界凝固压力对ZL205A试样的致密度、微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着外界压力的增加,铸件的致密程度和力学性能逐步提高,显微疏松程度显著降低。当凝固时外界压力达到3.0 MPa时,试样致密度达到99.5%,力学性能稳定性显著提高。     

ZL114A基座铸件铸造工艺设计与力学性能研究

应用于某战术导弹构件的ZL114A基座铸件选用开放式浇注系统与米字型横浇道结构设计,在低压充型下通过增设冷铁实现了自下而上的平稳充型与自上而下的顺序凝固,选择14 h的落砂开箱时间,基座铸件最大尺寸正偏差仅为0.7 mm,最大尺寸负偏差仅为-0.8 mm。经二次固溶T6热处理与低温稳定化后,合金材料的抗拉强度、屈服强度、伸长率与布氏硬度分别为340.7 MPa、265.7 MPa、7.8%与HBS94,晶界处的Mg_2Si强化相与球状Si相平均尺寸更加细小,分布更为均匀弥散,断裂机制为韧窝断裂与沿晶断裂。     

基于ProCAST的铜斜楔铸件的铸造工艺优化

在分析铜斜楔铸件的原砂型铸造工艺的基础上,根据铜斜楔铸件的结构特点,提出了改进工艺方案,并采用ProCAST凝固模拟软件进行了分析。模拟结果及试生产表明,采用一型两件无冷铁工艺生产铜斜楔铸件的工艺简单,成品率高,铸件质量优良。     

铸造工艺对ZL205A大型回转体铸件偏析缺陷的影响

ZL205A合金大型回转体铸件的偏析缺陷严重影响了其使用性能。采用ProCAST软件,对不同浇注工艺下的回转体铸件浇注充型过程和凝固过程温度场分布进行了模拟,并将优化工艺在回转体铸件生产中进行了验证。结果表明,低压铸造浇注系统中立筒直径为80mm,缝隙长度为35mm,缝隙宽度为25mm时为最佳,可有效降低铸件凝固时的温度梯度,实现顺序凝固,有效改善铸件的偏析缺陷。     

ZL205A合金铸件中偏析的形成机理与预防措施

通过对ZL205A合金圆筒形铸件的3种铸造工艺的比较,分析了ZL205A合金铸件中线性偏析的形成条件、形成机理、预防措施。经优化浇注系统后,采用中空的砂芯等方式消除铸件热节和应力,成功消除了铸件的线性偏析。     

ZL204A靴座铸件成形工艺设计

铝铜系合金材料经T6热处理后具有较高的力学性能与加工性能,可作为中等载荷承力构件用于航空航天与兵工电子等军工装备领域。选用开放式浇注系统设计,结合HT100冷铁布置与冒口补缩,实现了ZL204A靴座铸件的平稳充型与自下而上和自外向内的顺序凝固;金属铜管/树脂砂复合型芯材料提高了空腔结构型芯的整体刚度,排气孔的布置提高了型芯的透气性,实现了靴座铸件HB610—2004 CT8级的尺寸精度控制。ZL204A靴座铸件T6态本体试样平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与布氏硬度分别为467.3 MPa、368.8 MPa、8.1%与HBS85,铸态组织断口以沿晶断裂为主,T6态组织断裂机制为韧窝断裂,沿晶界均匀分布的Al2Cu时效强化相长度为100 nm,宽度约为12~18 nm。