影响细长薄壁细晶叶片铸造成形因素研究

通过对某发动机超薄细长细晶铸造低压涡轮工作叶片型壳保温方式、型壳预热温度和浇注温度的调整,研究了铸造工艺参数对合金欠铸、冷隔、晶粒度及疏松缺陷的影响.研究结果表明,采用填砂和保温毡包裹对型壳保温,对叶片的欠铸、冷隔和疏松等缺陷的影响相同.当型壳的预热温度高于1 150℃时,导致细长叶片晶粒粗大;而当型壳预热温度为1 100℃,浇注温度为1 450℃时,容易出现欠铸和冷隔缺陷.当采用1 100℃对型壳预热,1 500℃浇注叶片时,能够有效避免冷隔、欠铸、晶粒粗大等缺陷,通过浇冒系统改进,能够解决薄壁细长叶片疏松问题.     

型壳预热及浇注温度对某联体叶片铸造成形性的影响

通过对一种多联体导向叶片型壳保温包覆方式、型壳预热温度和浇注温度的调整,完成了某航空发动机用多联体导向器叶片的精密铸造工艺探索。研究结果表明,当仅包覆型壳外表面时,叶片出现冷隔、浇不足问题。当对横浇道及型壳外表面均包覆保温毡后,铸件的成形性较好,但叶身出现裂纹。通过调整型壳预热温度、浇注温度和降低冷却速度的方法使叶片的合格率稳定在80%左右。采用不同的保温包裹方式铸造的多联体叶片微观组织形貌相同,合金性能均能满足铸件标准要求。     

汽车发动机连杆双金属熔模铸造工艺

研究了双金属裂解连杆的熔模铸造工艺,设计了侧注式浇注方案,并通过ProCAST软件对铸造过程进行模拟,利用正交试验法对工艺参数进行优化,并进行了裂解连杆的试制。研究表明,采用侧注式浇注系统,直浇道可以起到良好的补缩作用,仅在浇口杯和直浇道处产生少量缩松、缩孔,在浇注温度为1 600℃,型壳预热温度为1 200℃,裂解材料预热温度为500℃时,焙烧型壳后插入裂解材料,浇注得到两种材料结合良好的连杆铸件。     

精密铸造不锈钢双吸叶轮工艺研究

根据双吸叶轮的结构特点及质量要求,采用熔模精密铸造工艺生产。通过Magma软件对充型、凝固过程进行模拟,优化了工艺设计方案。叶轮立浇,采用大流量快速充型、两边同时进钢水,保证浇注时型壳温度在800~900℃范围内,设置排气冒口,运用内冷铁技术、插入冷型壳等,有效解决了中心轮毂缩松、叶片冷隔等缺陷。     

一种复杂薄壁件的熔模铸造工艺研究

某复杂薄壁件采用Ni3Al基高温合金熔模铸造而成。根据零件结构和铸造难点进行了多次试验。结果表明,通过采用填充蜡料、冷蜡块等蜡模质量控制方法,以及浇注系统和浇注工艺参数优化,同时型壳预热温度为(1 100±10)℃,浇注温度为(1 460±10)℃,解决了Ni3Al基高温合金薄壁件的浇不足、裂纹、缩松等缺陷,得到了品质合格的铸件。     

电子束冷床熔炼TC4钛合金铸锭凝固过程有限元模拟

利用ProCAST有限元软件对电子束冷床熔炼TC4钛合金铸模凝固过程进行数值模拟,研究了不同浇注速度下温度场的分布规律、预测组织缺陷分布以及晶粒尺寸大小。结果表明,相同浇注温度下,随着浇注速度的增大,铸锭凝固过程中达到稳态所需的时间明显缩短,且无冷隔及浇不足等缺陷出现;缩孔缩松量逐渐增大,且主要分布于铸锭的侧表面及冒口位置;初生枝晶半径和二次枝晶臂间距逐渐增加,凝固组织变得粗大,细晶区域明显减小。在本试验条件下,浇注温度为1 760℃时,选择100 kg/h作为最佳浇注速度,在保证生产效率的同时,可以获得组织细小、冶金质量优良的钛合金铸锭。     

基于ProCAST的TiAl叶片缩孔缩松预测及工艺优化

应用铸造模拟软件ProCAST预测了精密铸造Ti-47Al-2Cr-2Nb合金叶片缩孔、缩松的形成情况,并与试验结果进行对照,吻合良好,表明ProCAST软件对缩孔、缩松的预测准确可靠。鉴于单独靠冒口的补缩作用无法全部消除叶片的缩孔缩松,因此通过模拟方法比较了底部铜板+型壳预热法、型壳纵向外加温度梯度法及型壳整体预热法对TiAl叶片缩孔缩松的消除效果。结果表明,最佳的工艺是模壳整体预热法,当型壳预热温度达到1000℃时,能够完全消除叶片的宏观缩孔缩松缺陷。     

一种无余量叶片定向凝固工艺的研究

通过一种无余量叶片的定向凝固工艺试验,确定了该叶片的浇注系统、定向凝固工艺参数。结果表明,定向叶片在浇注系统中的分布方式及引晶位置对柱状晶的生长和温度场分布有直接影响,带冠叶片将引晶段与榫头相接能够更好地防止叶片扭曲变形,减少叶片表面缩松、裂纹等缺陷。由正交试验发现,型壳预热温度、浇注温度过低及拉晶速率过快不利于柱状晶的生长和保证凝固面的温度梯度。型壳预热温度为1 510~1 520℃,浇注温度为1 510~1 520℃,拉晶速率为5.0mm/min时,能够更好地消除叶片表面斜晶、断晶,获得品质稳定的定向凝固细直柱状晶叶片。     

基于ProCAST的工业机器人零件熔模铸造工艺优化

基于ProCAST软件的数值模拟,分析了ZL101A合金熔模铸造零件缺陷出现的原因。通过模拟分析发现,零件凸台处的厚度不均匀是产生缩松、缩孔缺陷的原因。对于厚度不均匀的零件,提高型壳温度,同时选择合理的浇注温度,可以有效消除此类零件的内部缺陷。试验表明,当浇注温度为720℃,型壳预热温度为400℃时,可以较好地避免缩松、缩孔缺陷的产生,获得较为合格的铸件。     

铝合金变速箱下壳低压铸造工艺数值模拟与优化

以某汽车铝合金变速箱下壳为研究对象,对其低压铸造工艺进行研究,通过ProCAST软件对两种浇注系统的充型、凝固及缩孔缩松情况进行模拟分析,并通过正交试验对低压铸造工艺参数进行优化。结果表明,浇注系统中采用4个内浇道较为合理,此工艺条件下,加压速度为0.0016MPa/s,浇注温度为710℃,铸型预热260℃时,铸件缩孔缩松缺陷最少,品质最佳。     

铸钢支架熔模铸造工艺优化

通过对冒口大小和内浇道位置分析,采用正交实验法,以浇注温度、浇注速度和模壳预热温度为主要影响因素,以支架(133-9105)铸件的缩松、缩孔为评价指标,利用Pro CAST软件对支架铸件的熔模铸造工艺进行了优化。结果表明,支架铸件适宜的熔模铸造工艺为:浇注温度为1 480℃,模壳预热温度为400℃;最优化熔模铸造工艺下得到的支架缩孔缩松率为0.67%。     

热锻模挤压铸造成形过程及产品缺陷分析

着重分析了热锻模挤压铸造的2个阶段：浇注过程中等轴细晶壳层的形成和合型施压时的钢液流动；并对挤压铸造产品存在的表面皱皮、浇不足、冷隔、缩松和热裂纹等缺陷进行了分析，提出了解决方法。     

基于ProCAST的叶轮熔模铸造凝固过程数值模拟

运用ProCAST铸造模拟软件对某型叶轮铸造工艺过程进行了数值模拟,分析了在温度场下型壳初始温度对铸件缺陷的影响和在应力场下浇注温度、浇注速度对铸件有效应力的影响,并进行了相关的实验验证.结果表明:当型壳预热温度达到400℃时,可以消除叶轮内部的缩孔、缩松缺陷;适当地增加浇注温度,可以降低铸件的有效应力,得到质量良好的铸件.     

机匣件真空熔模铸造的数值模拟

涡轮发动机机匣整体铸造时,由于型壳直径大,形状复杂,极易出现缩孔缩松缺陷.为了改进其工艺方案,采用商用软件ProCAST建立了该件真空熔模铸造过程的数学模型和物理模型,考虑装炉方式,对充型、凝固过程中的流场、温度场演变及缩孔缩松形成过程进行了仿真,并用实验验证了计算的正确性.对不同工艺方案下铸件缩孔缩松缺陷的形成进行了模拟,计算结果显示,830℃不垫砂预热后浇注产生的缩孔缩松较多,1 100℃垫砂预热浇注产生的缩孔缩松很少.根据计算结果可以预测后者为较优工艺,有利于减少缺陷,提高成品率.     

出水支管铸件的熔模铸造工艺优化

为了提高出水支管熔模铸造的铸件质量,利用ProCAST软件进行了浇注系统设计及优化。模拟了浇注温度、浇注时间和型壳预热温度对铸件凝固过程的影响。经过多次模拟,得到了最佳工艺参数,即浇注温度1350℃、浇注时间6 s、型壳预热温度500℃。使用优化工艺参数得到的铸件避免了缩松缩孔等缺陷。     

高Nb-TiAl增压涡轮熔模铸造过程数值模拟

采用Procast铸造模拟软件模拟了两种浇注方式(顶注式与侧注式)下的Ti-45Al-8Nb合金增压涡轮重力及离心铸造工艺过程。结果显示,在重力铸造条件下,两种浇注方式均存在浇不足缺陷。侧注式较顶注式充填率高。铸件的充型率与模壳的预热温度成正比,即提高模壳的预热温度可以有效增加充型率。在离心浇注(400 r/min)时,两种浇注方式均能使金属液充满型腔。顶注式铸件的缩孔、缩松存在于增压涡轮心部,而侧注式则分布于涡轮片中,并且顶注式的缩孔、缩松缺陷体积比侧注式大很多。     

基于ProCast的高压水泵壳熔模铸造工艺研究

运用 ProCast软件对某铝合金水泵壳的熔模铸造方案进行模拟优化.通过对充型和凝固过程的温度场与应力场的分析,发现在水泵壳的进水管根部拐角壁厚处易出现缩松、缩孔缺陷,而在泵壳与端盖连接的法兰部位则常伴有热裂纹的产生.经过优化设计,通过降低浇注温度,提高型壳预热温度以及在浇注系统浇冒口处采取保温措施等,较好地避免了上述铸造缺陷的发生,提高了成品率,获得了理想的铸件.     

基于ProCAST的密接式车钩U型接头铸造工艺优化

分析了U型接头铸件原工艺产生缩孔、缩松及浇不足、冷隔等铸造缺陷的原因,通过ProCAST软件对铸造工艺进行分析和优化,采取对铸件的浇注位置,分型面,生产工艺流程等工艺进行改进,使铸件浇不足、冷隔、缩孔、缩松等缺陷减少,提高铸件成品率和表面品质,提高生产效率,使铸件的总废品率降到了5%以下,取得了明显的经济效益。     

铝、镁合金真空低压消失模壳型铸造的缺陷分析

分析了采用泡沫模用精密铸造制壳,并用真空低压浇注成形铝、镁合金铸件的典型缺陷(主要是浇不足和冷隔、孔洞及粘砂缺陷)的行貌特征和形成机理,并提出相应的防治措施。结果表明,浇不足和冷隔缺陷主要由金属液充型速度慢、充型动力不足、浇注温度低等原因造成;孔洞缺陷主要由金属液浇注速度过快、保压压力小或保压时间短,浇注温度高,浇注系统设计不合理及型壳透气性差等原因造成。粘砂缺陷主要由型壳强度低、充型压力和真空度过大、造型型砂粒径大和激冷效果差等原因所致。     

ZL101A铝合金机器人件的熔模铸造数值模拟

以铝合金机器人件为研究对象,在实验研究的基础上,利用铸造模拟软件Pro CAST,对熔模铸造的充型过程和凝固过程进行数值模拟。通过对温度场模拟结果的分析发现,缩松、缩孔易出现在零件壁厚较大部位和几何结构复杂部位。对浇注工艺参数进行优化,优化结果说明,通过提高模壳预热温度和浇注液体的温度,以及在浇道处采取保温措施,加设保温石棉层等,能够较好的避免上述缺陷的产生,提高铸件成品率。