高温合金薄壁铸件浇注系统设计

某高温合金调节片采用熔模精密铸造方法生产。该调节片尺寸为330mm×240mm,壁厚为0.8mm,并有多处纵横交错的加强筋,铸造成形难度较大,在铸造过程中铸件易产生欠铸、冷隔、疏松、裂纹等缺陷,其合格率较低。重点叙述了通过改进、优化铸件浇注系统的设计,有效消除了铸件的冷隔、欠铸缺陷,铸件的合格率大幅度提升,工艺出品率提高到原来的2倍左右。     

铸造工艺对调节片铸造质量的影响

调节片是某航空发动机的重要部件,采用K424合金整体精密铸造而成.铸件属于薄壁件,底板厚度为1 mm,底板上的凸台厚度为8.68 mm,底板两端各连接了长度分别为170 mm和115 mm、直径为12 mm的长杆.针对该铸件的结构特点,根据以往的生产经验,设计了整体板状直浇道接内浇口的浇注系统,试制结果经X光检验发现,即使采用不同的模壳温度和浇注温度,在铸件靠近长杆处的凸台和底板连接处裂纹和疏松问题比较严重.根据试制结果对浇注系统进行分析,通过优化浇注系统和控制浇注温度来保证生产出高冶金质量和合格率的调节片铸件.     

支撑锭模用精整盘的铸造工艺

介绍了用于支撑锭模的精整盘的铸造工艺、造型方法、铁液熔炼工艺和成分控制、浇注工艺以及热处理工艺。铸件材料牌号为HT150,质量为3 000 kg,主要尺寸为2 000 mm×1 200 mm×150 mm,属于较大型厚壁类铸件。采用水玻璃和硅砂配制型砂,铸件全部放在下型,倾斜浇注,浇注系统设在铸件最低处,在铸件最高处设置压边冒口。首件试制的浇注温度偏高,结果在内浇道附近有严重粘砂缺陷。将浇注温度降低后,对生产的铸件进行检查,结果显示:铸件表面光洁度、形状尺寸和力学性能均符合技术要求,无任何铸造缺陷。     

我国中小企业消失模铸造技术优化升级的设想及对策（二）

在浇注过程中模样气化需要吸收热量,所以浇注温度应略高于砂型铸造。对于不同的合金材料,与砂型铸造相比,消失模铸造浇注温度一般控制在高于砂型铸造30-50℃。这高出30-50℃的金属液的热量可满足模样气化需要。浇注温度过低铸件容易产生浇不足、冷隔、皱皮等缺陷。浇注温度过高铸件容易产生粘砂等缺陷。     

浇注系统对高温合金薄壁熔模铸件质量的影响

K424合金调节片为某型号航空发动机矢量喷口部位的核心部件,属于典型的大尺寸薄壁结构件,采用熔模铸造工艺整体铸造成形。在调节片生产过程中,冶金质量难以控制,裂纹、缩松问题一直是影响铸件成品率的主要原因。经试验分析,确定了裂纹、缩松缺陷形成原因及影响因素。通过优化浇注系统、控制型壳预热温度和浇注温度,显著降低了铸件裂纹、缩松缺陷废品率,获得了冶金质量优良的调节片铸件,提高了工艺成品率。     

低压铸造铝合金电器罐体工艺优化

针对低压铸造加工全封闭式组合电器铝合金罐体产品合格率低的问题,通过ProCAST软件对原铸造工艺进行模拟。通过对比试验,并结合企业实际,确定优化工艺参数,并对铸件形状及浇注系统进行改进,消除了铸件缺陷。研究表明,浇注温度为700℃、充型压力为54kPa、模具预热温度为300℃时,对铸件下半部外侧壁厚增大1.5mm,形成适当厚度梯度,并将原浇注系统内浇道宽度增加7mm,可以消除铸件缺陷,提高铸件品质。     

基于数值模拟的通海阀铜合金铸件工艺优化

针对某船舶通海阀在铸造过程中易产生缩孔、缩松等缺陷问题,以Cu-7Ni-7Al-4Fe-2Mn合金通海阀铸件为研究对象,使用三维制图软件UG构建了铸件3D模型,并结合通海阀铸件的结构特性,设计了底注式浇注系统。利用数值模拟软件模拟了铸件的砂型铸造过程,分析了可能出现缩孔、缩松缺陷的位置,优化了通海阀铸件的浇注系统。研究了浇注温度、浇注时间、铸型预热温度等参数对铸件缩孔、缩松率的影响规律,结合正交试验方法优化出匹配的铸造工艺参数。研究结果表明,工艺参数对通海阀铸件缩孔率的影响程度从大到小依次是浇注时间、铸型预热温度、浇注温度。优化后的工艺参数分别为浇注温度1 200℃,浇注时间30 s,铸型预热温度35℃。通过在铸造缺陷较多的部位增大冒口尺寸,有效减少了缩孔、缩松铸造缺陷的产生。     

1300缸体的工艺设计与优化

针对1300缸体铸件气孔缺陷问题,在分析缸体铸件结构特点和原铸造工艺的基础上,探究了缸体铸件气孔缺陷产生的原因,优化了浇注系统方案。采用中注式浇注系统、卧浇、一箱两件的工艺方案,电炉出铁温度为1 450~1 480℃,控制浇注温度在1 420~1 440℃,浇注时间缩短为27~29 s。优化后铸件气孔缺陷明显减少。     

基于ProCAST连接箱回油座工艺优化

使用有限元软件ProCAST对灰铸铁连接箱回油座熔模铸造过程进行了模拟,研究了浇注温度、浇注速度以及型壳预热温度三个参数对铸件缺陷的影响。结果表明,当铸造充型时间3.5 s时,在浇注过程中容易产生缺陷。通过优化熔模铸造工艺,获得的较优工艺参数为:浇注温度1397℃,浇注速度350 mm/s,预热温度1000℃。在这个工艺参数下,铸件缺陷得到消除,熔模铸造质量得到提高。     

球墨铸铁框架件的消失模铸造工艺

介绍了消失模铸造球墨铸铁框架件的研制经验,提出了消失模铸造球墨铸铁铸件控制的主要工艺参数,分析了铸件缺陷的形成原因.结果表明:采用底注式浇注系统和适当提高浇注温度可改善铸件表面质量,采用圆环形冒口可有效消除铸件缩松缺陷;用消失模铸造技术生产球墨铸铁框架类铸件,铸件表面质量高,成品率高,成本低,具有较好的经济效益.     

铝合金进气歧管的铸造工艺

介绍了铝合金进气歧管倾转铸造工艺、浇注系统设计与模具设计,针对生产中容易产生的缩孔、缩松等铸造缺陷制定出合理的工艺方案.选择浇注时间为9.5 s、内浇道截面积为1 500 mm2、模具温度为200-250℃、浇注温度为(710±10)℃.采用芯头部位抽气、厚大部位快冷及补缩等措施来解决铸造缺陷,提高了铸件品质.     

浇注过程对首饰铸件质量影响的研究

为明确首饰铸件产生缺陷的原因,通过研究发现,首饰铸件表面产生气孔、氧化物夹杂等缺陷,与铸造过程中各工序操作不当有关,其中,浇注过程中的浇注温度、浇注速度,以及相关的铸型温度和铸件冷却速度对首饰铸件质量有不同程度的影响。在具体分析浇注过程中铸件产生缺陷的原因基础上,提出了一些预防缺陷产生的办法。     

铜合金冷却器盖缺陷分析及工艺数值模拟

在铜合金冷却器盖生产过程中,主要问题是铸造缺陷导致铸件出现渗漏现象,无法满足质量要求。通过扫描电镜观察冷却器盖铸件铸造缺陷的宏观及微观形貌,检测其化学成分,探讨其产生缺陷的原因。结果表明,金属液产生少数氧化夹渣,以及铸件不能完全补缩而产生的缩孔是导致铸造缺陷的主要原因。通过加快熔炼速度、控制浇注温度、优化浇注工艺,可避免缩孔缺陷产生,提高铸件的质量。采用ProCAST模拟软件对新工艺进行了数值模拟,试验结果与模拟结果一致,铸件渗漏缺陷问题得到解决。     

汽车缸体铸件气孔缺陷及改进措施

针对汽车缸体铸件气孔缺陷的问题,在分析某型汽车缸体铸件结构特点和原铸造工艺及质量情况的基础上,探究了缸体铸件气孔缺陷产生的原因,提出减少排气量、增加排气通道、优化浇注系统的方案,经优化后,增加排气面积6 488 mm2,控制金属液浇注温度为1 420~1 440℃,缩短浇注时间为24~26 s。结果显示,经优化后,汽车缸体铸件气孔缺陷明显减少,内废率由5.11%下降到1.93%,外废品率由3.94%下降到2.11%。     

薄壁镁合金基座铸造工艺研究

基于重力铸造,以充型难度大、易产生多种铸造缺陷的ZM5镁合金基座为对象,通过CAE模拟和浇注试验,研究了其铸造工艺。结果表明,针对壁厚为5 mm的镁合金铸件,采用充型时间约5.7 s的中注式浇注方案,浇注温度设为740℃,能够有效避免基座铸件型壁上的夹渣和浇不足。在直浇道中增加多层过滤网,可进一步提高浇注系统的挡渣能力,成功获得符合要求的基座铸件。     

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。     

基于ProCAST的履带板消失模铸造凝固过程数值模拟

运用ProCAST软件对ZG30SiMnMoV钢履带板铸造凝固过程进行了模拟,分析了铸件的缺陷受浇注温度的影响情况和铸件的有效应力受浇注速度、浇注温度的影响情况,并进行了试验验证。结果表明,当浇注温度为1610℃时,履带板内部的缩孔、缩松缺陷明显减少;铸件的有效应力受到浇注速度的影响不大,适当地降低浇注温度可显著降低铸件的有效应力,可以得到品质良好的铸件。     

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.     

高锰钢驱动轮铸造工艺实践

根据驱动轮铸件的结构特点和高锰钢铸造工艺特性,进行了铸造工艺设计,选用底注式浇注系统,合理设置冒口和冷铁等工艺方案。结果表明,该工艺方案充型平稳,有利于铸件的补缩,同时通过控制浇注温度与开箱时间,有效地防止了铸件产生缩孔、裂纹等缺陷。生产实践证明,采用本铸造工艺方案,生产的驱动轮铸件满足技术质量要求。     

低压铸造铝合金轮毂充型和凝固过程模拟及工艺优化

以实际生产中的A356铝合金轮毂铸件为例,利用三维绘图软件对铸件实体模型进行了三维造型,运用Z-CAST软件对其初始工艺的低压铸造充型和凝固过程进行了数值模拟,预测了初始工艺缺陷产生的类型、位置及大小,并分析了原因。结果表明,由于浇注温度过低,初始工艺中产生了卷气和缩孔的铸造缺陷。根据模拟结果,进行工艺优化,将浇注温度提高到730℃,对其再次进行铸造过程的模拟,发现缺陷得到了控制,铸件的质量得到了改善。