铸铁——一种可预测的材料——铸造工艺模拟在评估铸铁件的生产和性能方面的新潜能

在近20年中,铸造工艺模拟已经从预测热节和凝固过程发展到为铸造厂总体评价铸件的整个生产路线的工具.与铸造方案有关的保证补缩依然是铸造工艺模拟最重要的任务之一.对于所浇注的合金,要提供无缺陷的铸件,需要考虑不同的补缩特性和自补缩能力.因此,仅仅根据由温度场导出的热节来预测收缩缺陷是不够的.为了能定量预测这些缺陷,凝固模拟必须与密度和质量迁移的计算相结合,以求出凝固形态对补缩特性的影响,并应考虑合金相应的补缩范围.对于铸铁厂来说,应用铸造工艺模拟已成为预测所采用工艺的耐久性和可靠性的重要手段,尤其是为了要定量表示铸铁的凝固和收缩特性,必须考虑合金元素、熔化操作和冶金因素的影响.这种模拟不但允许预测铸铁的局部组织、相组成及最终的力学性能,在铸造厂内评估铸件质量,还可在铸件设计过程中使用这种定量信息.目前的技术发展水平已允许定量预测铸铁件的残余应力和铸造变形,还可确定铸件中的裂纹以及在热处理过程中铸造应力的降低.文中将概述目前定量预测铸铁件特有缺陷和铸件性能方面的能力,并重点介绍在模拟铸铁件制造和ADI以及预测铸铁件应力方面的最新发展.     

我国铸铁生产技术回顾与展望

我国是铸铁生产大国,铸铁件产量约占世界的40％; 2010年我国铸铁件产量达到2 950万t(其中,灰铸铁1 900万t,球墨铸铁990万t),铸铁件占全部铸件产量的74.5％.本文回顾了60年来我国球墨铸铁、等温淬火球墨铸铁(ADI)、蠕墨铸铁和灰铸铁在生产技术、性能水平、技术标准、应用领域、质量检测和控制等方面的进展;对比分析了与国外先进工业国家在铸铁材质结构、生产规模、成分和性能波动、熔炼造型和质量控制等方面的差距;展望了铸铁生产技术发展趋势,供同行探讨和参考.     

高铬铸铁件凝固过程中热应力场的实验研究

对高铬铸铁应力框热应力进行了测试，得到了定量的、动态的应力变化曲线，并对照它们的凝固条件进行了分析。通过分析高铬铸铁件在凝固过程中应力的产生特点，得出了高铬铸铁件裂纹的产生是热应力和相变应力共同作用的结果，该研究为高铬铸铁件热应力场的数值模拟打下了实验基础。     

铸铁件应力与变形的数值模拟及试验研究

用JSCAST铸造模拟软件,对常用牌号铸铁件的应力框模拟试样进行铸造变形解析,对其内部应力及变形进行预测和对比分析.用树脂砂铸造工艺浇注QT600-3应力框铸件,以测量实际应力和变形,验证模拟结果,并提出减小铸铁件应力及变形的措施.结果表明,铸件的实际应力及变形与模拟结果基本一致;球墨铸铁的残余应力明显高于灰铸铁,且强度越高,应力越大,密烘铸铁的应力及变形状态与球墨铸铁相似,高弹性模量有利于保证铸铁件质量.建议从选择优质铸造合金材料、改善铸件结构、优化铸造工艺和提高组织均匀性等方面减小铸铁件的残余应力.     

高效预处理剂在铸铁件上的应用

介绍了高效铸铁预处理剂在中小铸铁件、大型铸铁件以及发动机缸体铸件上的应用,通过对比分析,得出以下结论:(1)使用高效铸铁预处理剂可以降低铁液过冷度,减少白口倾向,促进细小的A型石墨形成,提高球墨铸铁球化率及石墨球的圆整度;(2)高效铸铁预处理剂用于无箱造型线生产空调、冰箱压缩机铸件,对改善铸件石墨形态和加工性能效果显著;(3)使用高效铸铁预处理剂可以替代其它材料或降低其用量,减少增碳剂加入量,在改善铸件组织和性能的同时,还能降低生产成本。     

蠕墨铸铁新国家标准介绍

简述了即将公布的有关蠕墨铸铁的两项国家标准《蠕墨铸铁件》和《蠕墨铸铁金相检验》的制订过程和主要内容;比较了新的蠕墨铸铁国家标准与以前机械工业行业标准的主要差别;介绍了蠕墨铸铁在国内外的应用情况及发展前景;指出蠕墨铸铁国家标准的制订发布,将极大地促进我国蠕墨铸铁生产应用的发展。     

铸造模拟在大型复杂铸铁件上的实用研究

使用计算机进行铸造模拟有助于复杂铸铁件的铸造工艺设计,流动和凝固解析的结果可以作为日常确定方案时的重要参考.利用凝固解析功能确立了独特的使用方法,可以预测和优化大型铸铁件的打箱时机,预测铸件热处理时的铸件温度分布,以及采用简易模型进行铸件内部应力的估算.这些方法对铸铁件生产是行之有效的.     

2017高端铸铁件熔炼及处理技术论坛暨第六届全国等温淬火球铁(ADI)技术研讨会征文通知

正为了进一步提高我国铸铁熔炼和处理的技术水平,推动我国高端铸铁件及等温淬火球铁(ADI)的发展,中国机械工程学会铸造分会铸铁及熔炼技术委员会、全国ADI技术委员会、河南省铸锻工业协会和河南省铸造学会将共同主办2017高端铸铁件熔炼及处理技术论坛暨第六届全国等温淬火球铁(ADI)技术研讨会,拟于2017年6月下旬在河南省郑州市举行。会议热情邀请国内外企业、研究所、设计院、高校的有关领导、专家、学者、铸造工作者和产品设计师等参加会议和撰写论文,现将征文有关事项通知如下:     

现代铸铁展望

最近20多年，我国铸铁件生产发展迅速，预期今后30年仍将有较大发展，但也面临着挑战。在提高产量的同时，更要提高质量(提高强度、使用性能和精美性)和提高综合竞争力(生产周期短、成本低、能源和原材料的消耗少、环境污染少)。与铝合金相比，铸铁件成形性好，具有成熟的大批量生产手段，耐高温性能好，单位密度的强度和刚度高，因而今后仍有可能取代部分铝合金件。但铸铁件也必须开发新品种，除球铁、ADI和抗磨铸铁外，蠕铁也是目前较有发展前途的铸铁品种。     

大型蠕墨铸铁件的工艺试验研究

从蠕化处理设备改进、蠕化处理包芯线成分、喂线速度、喂线加入量、合金化工艺、浇注工艺、厚大断面蠕化衰退过程研究等方面介绍了厚大断面蠕墨铸铁件的生产技术改进,并且在发动机缸体上进行了试验;选用蠕墨铸铁专用材料,控制蠕墨铸铁中的一些微量元素含量,保证加工性能.试验结果显示:厚大部位(主螺栓孔、凸轮轴孔)的蠕化率80％,薄壁部...     

离心铸造双金属结合层的研究

对用于轧辊的离心铸造高速钢一球墨铸铁双金属复合材料而言,结合层质量是衡量产品综合性能的主要指标之一。对离心铸造高速钢．球墨铸铁双金属结合部位的试样进行热处理,研究了不同温度下结合层的宽度和硬度,结果,随着温度的升高,结合层的宽度通过扩散逐渐增加,而硬度下降。经500℃稳定化处理的结合层,其硬度和结合强度均能满足轧制工艺要求,双金属复合材料的使用性能显著提高。     

铸造铝合金叶轮嵌铸铸铁轮芯结构设计及工艺要点

采用嵌铸铸铁轮芯的铸造铝合金叶轮在运行中有时出现轴向松动的现象,使运转中的风机产生振动、异音等故障.文中对铸造铝合金叶轮中嵌铸铸铁轮芯的两种不同结构对叶轮质量的影响进行了分析,阐述了铸造铝合金叶轮中嵌铸铸铁轮芯的结构设计和工艺要点.     

QT600-3、QT450-10球墨铸铁件的铸造技术

根据球墨铸铁铸造的理论依据,结合具体生产实践,对QT600—3、QT450—10的铸造工艺进行了实验研究和分析,并分别设计了相应的解决措施去消除缺陷,然后通过大批量生产和跟踪调查,对措施的有效性进行了改进、修正和评价,使铸造工艺更合理。综合多年的实践,介绍了球墨铸铁件在生产工艺过程中的优质控制,通过严格控制化学成分、生产工艺过程,使球化、孕育处理效果较好,达到了所需球墨铸铁的性能指标,获得了较好的技术经济效果。     

发动机铸铁件新材料工艺探讨

随着国Ⅲ、国Ⅳ和国Ⅴ柴油机的研发,这些新型发动机都对其关键铸件如缸体、缸盖等的铸件材质提出了更高的要求。目前普遍采用的HT250牌号已经远远满足不了其材质可靠性要求。发动机铸件材质国内外在80年代走过了从HT200到普遍使用HT250的时代,已经进入了从HT250向高性能铸铁发展的时代。作为高性能铸铁。一个是以HT280为代表的高性能灰铸铁,另一个就是蠕墨铸铁。     

消除低铬白口铸铁铸造缺陷的措施

本文对低铬白口铸铁材料的缩松、气孔、夹渣及热裂等铸造缺陷进行原因分析,通过改进铸造工艺参数、净化铁水、控制原材料等措施,基本解决了低铬白口铸铁的铸造缺陷问题,可以在一定范围内进行推广应用。     

固液混合铸造高铬铸铁的热变形性能研究

采用一种新的材料制备技术-固液混合铸造工艺制备了高铬铸铁合金坯料,对合金进行了高温热压试验,并对热压过程和合金组织进行了观察和分析。研究结果表明,固液混合铸造的高铬铸铁合金相对于普通铸造合金的热变形性能得到明显提高,累计墩粗变形比可达到34%以上,固液混合铸造工艺对高铬铸铁合金组织的改善是提高材料热变形性能的主要原因。     

离心铸造高铬铸铁复合轧辊试验研究

高铬铸铁是一种良好的抗磨材料,并具有一定的韧性和耐蚀性,因此可用作湿摩擦条件下的耐磨工件。本文研究确定了离心铸造高铬铸铁复合辊套的工艺措施;分析了适用于双金属离心铸造工艺特点的高铬铸铁的成分;对于膨胀系数相差较大的双金属复合辊套,根据离心铸造的特点,采用早出模、先空冷后保温的工艺方法,达到了对复合辊套进行淬火和回火的目的。     

基于ANSYS的铸件浇冒口系统CAD的开发

基于ANSYS有限元分析软件,利用其内部开发工具(APDL和UIDL)以及外部开发工具(Visual C ),开发了面向铸件成形过程仿真的铸件冒口和浇注系统CAD,可广泛适用于铸铁、铸钢、铸铝和铸铜等多种铸造合金。     

球墨铸铁耙片挤压铸造新工艺

给出了挤压铸造球墨铸铁耙片的新型模具结构、工艺参数和应用效果.模具设有冷却水道和铁水溢流槽.为在耙片上铸出通孔,凸模和凹模分别设有浮动型芯.经试验,挤压铸造的球墨铸铁耙片力学性能好,生产成本低.     

灰口铸铁件残余应力的测量与消除

铸件的残余应力影响其尺寸稳定性和性能,甚至会导致铸件失效.采用盲孔法测定铸态、退火态和铸造后砂型保温的灰口铸铁件试样的残余应力.试验结果表明,砂型保温工艺和退火处理一样,能有效地降低铸铁件的残余应力,而且该法工艺简单、成本较低.