EPS模陶瓷型精密铸造失模工艺研究

针对EPS陶瓷壳型精铸失模时容易裂壳的现象,对EPS消失模精密铸造工艺进行了研究。利用自制的膨胀率检测设备对不同密度的EPS模试样在不同加热温度下的最大膨胀率进行了测试,研究了壳型膨胀与失模温度之间的关系;对陶瓷壳型中EPS模失模时的温度场分布进行测量,发现EPS模试样的密度大小对失模时温度场有着很重要的影响。在试验和分析的基础上,对EPS模失模机制进行了探讨,提出了高温失模机制。高温失模有利于降低失模时对壳型的膨胀作用力,为获得洁净而健全的陶瓷型壳提供了可靠保证。     

加热对EPS模温度场分布及膨胀力传递的影响

针对EPSN瓷壳型精铸失模时容易裂壳的现象,对EPS消失模精密铸造工艺进行研究后,建立了EPS模温度场分布模型,考察了加热对EPS模温度分布的影响。利用流变学原理建立了失模时EPS模的粘弹性模型,分析了失模时EPS模的粘弹性行为及力传递过程。利用单泡孔模型考察了EPS模中聚苯乙烯应力松弛现象对作用在型壳上膨胀力的影响,并推导出膨胀力表达式。     

超高速连铸结晶器内坯壳的传热行为

超高速连铸漏斗结晶器内坯壳的生长速率对铸坯表面质量有着显著的影响。基于节点温度继承算法(NTI),运用ANSYS有限元软件建立了结晶器内钢水凝固的三维瞬态导热模型,解析了浇注温度和拉速对薄板坯传热行为的影响。研究表明,随着拉速从4.0提高到6.0 m/min,结晶器出口坯壳最大厚度由26减小到12.8 mm,结晶器出口坯壳表面最高温度从1 209增加到1 305 ℃。而浇注温度从1 550 ℃提高到1 560 ℃对坯壳的表面温度和厚度影响不大。     

工艺因素对消失模铸造用聚苯乙烯模样收缩的影响

指出了对消失模铸造用聚苯乙烯模样收缩展开研究的必要性，研究了可发性聚苯乙烯（ＥＰＳ）珠粒粒径、预发泡时间、预发泡珠粒熟化时间、成形蒸汽压力及模样的放置时间、贮存温度对模样收缩的影响，认为模样中发泡剂和水分的挥发以及应力的释放是引起模样收缩的主要原因，最后提出了在实际生产中为减少模样收缩应采取的措施。     

大型支架铸件的熔模铸造工艺

详细介绍了ZG40Cr大型支架铸件熔模铸造工艺的试验过程。通过多次试验及工艺改进,解决了包括母模拆分、组装、壳型制作以及浇注系统设计等一系列难题。试验取得的主要经验是:在生产大型复杂熔模铸件时,应注意调整母模的组合方式及蜡模表面的光滑度、制壳层数、风干时间、硬化时间、焙烧温度以及浇注温度等参数。     

快速成形技术在铸造模具制造中的应用

介绍了各种快速成形技术的工艺原理,详细分析了快速成形技术在铸造模(如木模、蜡模、消失模、覆膜砂型(芯)、陶瓷型壳、铸造金属模等)制造过程中的具体应用,讨论了快速成形技术的发展方向。     

基于泡沫模原型的消失模复合型壳制备工艺

利用发泡成型工艺制备高质量的泡沫模原型,在泡沫模表面制作2～3层硅溶胶-水玻璃复合陶瓷型壳,之后采用自硬水玻璃砂作陶瓷型壳背衬。陶瓷型壳在200～250℃保温30min失模及二氯甲烷溶剂溶失方式失模,焙烧工艺为800℃保温1h。结果表明,该制壳工艺简单、周期短、成本低,制得复合型壳表面光洁、强度高,并浇注出了质量较高的ZL101合金铸件。     

型壳参数对定向凝固两相区温度梯度的影响

采用数值模拟与实验验证相结合的方法研究了型壳不同预热温度和厚度对凝固两相区温度梯度的影响.型壳预热温度对温度梯度的影响主要表现在凝固前期;型壳厚度对温度梯度的影响主要体现在凝固后期热量的散失方式上.结果表明,在型壳的预热温度从1450℃增加到1550℃的过程中,平均温度梯度不断增大,最大值为42.1℃/cm;分别考察了4～8mm厚度型壳的凝固过程,平均温度梯度先增大后减小,当型壳厚度超过一定范围时,温度梯度的变化很小,在厚度为6mm时达到最大值43.8℃/cm.     

大型航空构件专用热氢处理炉流-热-固耦合仿真分析

采用冷壁结构设计的大型航空构件专用热氢处理炉结构复杂,多层隔热结构炉胆隔热屏板厚度极薄,导致网格划分和模拟计算十分困难。本文采用等效热阻的简化思路,在保证计算精度的前提下,将多层结构的炉胆等效为一层,节约了计算资源,实现了热氢处理炉的全尺寸流-热-固耦合仿真。评估了热氢处理炉的隔热效果,在炉温1000 ℃时,炉胆外壁面温度只有200~350 ℃,呈条纹状分布;冷壁结构设计的炉壳外层壁面温度约25 ℃,具有较好的保温隔热效果;最大热应力264 MPa,位于料台底座;拉伸性能测试表明,料台底座Q235钢经300 ℃渗氢处理后抗拉强度约为565 MPa,安全系数为2.14。本文分析了热氢处理炉的温度场、热应力场,并评估了其安全储备系数,为大型热氢处理炉全尺寸仿真提供了思路,为结构设计提供了数据支撑。     

球铁管件真空消失模壳型复合铸造工艺的研究

比较了真空消失模铸造和熔模铸造两种工艺的优缺点,将两种工艺的优点有机结合,开发了适应大量生产高性能出口管件的真空消失模壳型复合铸造工艺.介绍了消失模铸造模型刚度的确定、浇注系统尺寸的选择,壳型工艺流程的制订、壳型涂料的原材料选用和配制、以及水玻璃壳型制造流程.试验结果显示:(1)用此工艺生产的管件,工序简单且铸件质最稳定,铸件合格率达到98.5％以上;(2)此工艺只要制4层壳,相比普通蜡模精密铸造制壳要8层以上,提高了生产效率,降低了生产成本和人力资源成本.     

Study on the surface roughness of ceramic shells and castings in the ceramic shell casting process based on expandable pattern

A method to form a thin smooth film of wax on the surface of the foam pattern was proposed by introducing the molten wax in this work. Organic smoothing coatings for the foam pattern were also prepared and their effects on the surface roughness of the foam patterns, shells and castings were investigated. Effects of the facecoat slurry used to fabricate ceramic shells on the surface roughness of the shells and castings were studied. The analysis of results indicates that the surface smoothing coatings and the wax smoothing film both greatly decreased the surface roughness of ceramic shells and castings from 3.2-6.3 μm to 0.8-2.5 μm (Ra), and the surface roughness of shells and castings would be improved if the facecoat slurry is prepared with finer filler materials.     

薄板坯连铸结晶器技术及钢种开发的几个问题分析(续)

薄板坯连铸结晶器是薄板坯连铸技术的核心，通过对薄板坯连铸结晶器内钢水的流动、传热以及凝固壳的收缩和变形行为的研究，分析了连铸坯几种典型裂纹缺陷的形成原因；并结合实验室和生产实践，对薄板坯连铸连轧生产冷轧基料用B微合金化钢、电工钢、V-N微合金高强度钢等的工艺特性以及钢材性能进行了分析。文章分二次发表，本次是上海金属2006—1期文章的续栽，内容是关于薄板坯连铸连轧典型品种的开发以及薄板坯连铸连轧技术的发展与展望。     

半精密铸造方法的探索与实践

为解决形状复杂、壁薄、尺寸小、表面质量要求高的铝合金铸件快速制作的问题,运用消失模铸造和石膏型铸造相结合的技术,通过实验开发了一种铝合金壳体铸件的半精密铸造工艺.基本方法是:先将泡沫模型组合造型,再以其为模样进行石膏型制作,然后用铝合金对石膏型浇注.结果表明,利用此法实现了对小型复杂薄壁铝合金铸件的半精密铸造.     

薄板坯连铸结晶器技术及钢种开发的几个问题分析

薄板坯连铸结晶器是薄板坯连铸技术的核心，通过对薄板坯连铸结晶器内钢水的流动、传热以及凝固壳的收缩和变形行为的研究，分析了连铸坯几种典型裂纹缺陷的形成原因；并结合实验室和生产实践，对薄板坯连铸连轧生产冷轧基料用B微合金化钢、电工钢、V—N微合金高强度钢等的工艺特性以及钢材性能进行了分析。文章分二次发表，本次发表的内容是关于薄板坯连铸结晶器的相关技术及板坯典型裂纹的分析。     

Prediction of distortions and pattern allowances during sand casting of a steel bracket

Mechanical interactions between the casting and mould generate unwanted distortions and lead to dimensional inaccuracies. In this study, the effects of mould expansion and mould restraint are investigated through sand casting experiments involving a U-shaped steel bracket. Distortions are quantified by in situ measurements of the evolution of the gap opening between the bracket legs. Mould expansion is observed immediately after filling. Outer mould restraint prevents distortions in the bracket legs until the time of mould fracture, after which the legs are pushed outward. The experiments are simulated using a sequential thermo-mechanical coupling. The steel and bonded sand are modelled using previously calibrated elasto-visco-plastic and Drucker–Prager Cap constitutive laws, respectively. Excellent agreement between measured and predicted pattern allowances (PA) is obtained. Distortions are greatly under-predicted unless mould fracture is considered. Variations in the packing density of the moulds are also shown to have an impact on PA.     

两种汽车翻转支架消失模模具的设计与制作

介绍了2种用于蒸压成型机上压制泡沫模样的汽车翻转支架小型铸件消失模模具的结构优化设计特点.对消失模模具设计中的泡沫模样分模方案、模块分模结构、及其镶块与活块的优化设计和方案优选作了较详细的评述.     

基于SL原型的快速精铸氧化物陶瓷型壳制备工艺研究

在基于SL原型的快速精铸氧化物陶瓷型壳制备工艺中,型壳的焙烧常常出现开裂现象.通过对型壳焙烧过程机理的分析,找到解决型壳焙烧开裂的方法.通过对树脂与型壳热膨胀特性的试验测定与分析,确定出制备氧化锆型壳的工艺.     

温挤压模具冷热疲劳早期失效模拟分析与探讨

生产某壳体零件的模具存在严重的冷热疲劳早期失效现象,结合生产实际利用Deform有限元模拟软件对其温挤压过程进行模拟。通过对比模拟分析可得到凸模在工作时不同时刻的温度值,不同模具预热温度和坯料温度下模具的最高温度分布以及急冷急热温度差范围。为了减缓模具的冷热疲劳,模具预热温度最好控制在200～300℃之间,坯料加热温度控制在800℃内。     

Inconel 625熔敷金属抗Cl?腐蚀行为分析

为了分析Inconel 625熔敷金属在Cl?腐蚀液中的腐蚀行为,采用静态浸没腐蚀和慢应变速率拉伸的方法,研究了不同温度下熔敷金属浸没在熔盐中的腐蚀行为以及室温应力腐蚀开裂行为. 通过X-ray diffractiong(XRD),S-3400N扫描电子显微镜系统地研究了熔敷金属的腐蚀产物物相组成、腐蚀形貌和元素分布. 结果表明,在静态浸没腐蚀时,两种温度下熔敷金属腐蚀失重均呈现出递增的变化趋势,但是不同时间区间的增加幅度有所不同. 前10 h熔敷金属的腐蚀失重缓慢增加,10 ~ 60 h腐蚀失重激增,可以发现10 h是腐蚀行为的分界点. 700 ℃下熔敷金属的耐蚀性优于900 ℃,其原因在于700 ℃时熔敷金属表面出现致密MgO壳层,能够阻碍腐蚀反应进行;而900 ℃时,由于CrCl₃的存在,出现“破壳效应”,破坏MgO壳层,使其耐蚀性下降. 对于慢应变速率拉伸而言,腐蚀介质中试样的抗拉强度比在空气介质中降低22.97%,应力腐蚀开裂敏感性指数为30.39%,说明腐蚀介质中的Cl?会增大试样的应力腐蚀开裂敏感性.     

Mullite shell mould for casting of advanced CG and SX components in nickel based superalloys

Abstract

Mullite base shell mould system is used for casting of superalloys in columnar and single crystal grains in temperature range of 1480–1550°C. The colloidal silica gel+mullite filler with and without fine alumina slurries was prepared followed by two shell moulds: one without alumina (shell system I) and the other with alumina (shell system II). Shell made with slurry system II resulted in increase in green strength by 10% and fired (950°C) strength by 125% respectively. Sag resistance capability was observed more for shell system II for tested temperatures from 1500 to 1650°C. Dimensional stability of low pressure turbine blade cast at 1550°C was also studied. No shell bulging effect was observed for both shell moulds. The importance of mullite filler material for shell mould to be used for investment casting and its capability to withstand high temperature without metal mould reaction have been highlighted.