凝固条件对Al—4.5Cu合金组织和性能的影响

近年来定向凝固技术的发展,对于改善铸件的单向性能十分有效。然而精铸型壳制造工序长,且是一次型,所以从成本及生产周期上看经济效果较差。简化制型工序和实现永久型或半永久型的定向凝固,是该项工作面临的一个重要课题。 本文选用金属型和典型的宽结晶温度间隔合金Al—4.5Cu作了系统实验,实现了该合金的金属型定向凝固。实验结果表明:通过控制铸件的凝固条件,可以得到预定的不同组织——粗等轴晶、细等轴晶、横向穿晶和单向柱状晶等(如图2)。对各种不同组织     

简单形状铸件的凝固问题

用实验方法研究了A1—4.5%Cu合金,在不同的过热度下,在砂型和珍珠岩保温套中浇注的同模数平板、短圆柱体铸件的凝固时间、形状系数和铸件——铸型的界面温度等问题。由于在凝固过程中铸件和铸型之间存在间隙,所以分别测定了铸件的外表面温度和铸型的内表面温度。实验结果表明:(1)平板铸件的凝固时间均大于短圆柱体铸件的凝固时间。(2)在保温套中浇注时,可认为铸件与铸型之间有理想接触,与形状无关。(3)在砂型中浇注时,凝固期间铸件外表面温度接近的中心温度,与形状无关。铸型的内表面温度则与铸件中温度有显著差别,与形状有关。     

保温冒口研究

采用平板铸件法测定了珍珠岩、发泡石膏、陶瓷棉三种保温材料和湿砂型的热物理系数.从砂型铸件的凝固特点出发,提出了保温冒口的计算方法并利用测得的热物理系数对纯铝立方体铸件做了验证,实验结果与计算相符:珍珠岩和发泡石膏保温冒口比普通冒口约小七倍,陶瓷棉保温冒口约小八倍.最后对保温冒口的效能进行了理论分析,说明形成集中缩孔的合金铸件采用保温冒口,可以显著提高生产率和铸件实收率,节省金属熔化和切割冒口费用,减少金属损耗.     

A1—4.5％Cu合金平板铸件补缩效果的研究

本文测定了钢质端部冷铁对Al—4.5％Cu合金平板铸件的作用范围和铸件与冷铁之间的气隙效应。用实验方法确定了不同板厚的最佳端部冷铁及最佳冒口,提出了该合金铸件冒口设计的计算方法。最后评价了控制铸件致密度的热参数。     

钢铸件缩孔缩松计算机预测

采用热容修正技术和交替隐式差分方法对杆状钢铸件进行二维数值计算,并与实测结果比较,铸件内各点温度计算误差不超过5%。用不同固相率凝固等温线、温度梯度和 G/R~(1/2)方法对铸件进行缩松缩孔判别,结果发现固相率65%时 G/R~(1/2)判别比完全凝固时 G/R~(1/2)判别能更准地预测铸件内部缩松缩孔区位置和分布形状。     

关于宽结晶温度间隔合金铸件冒口的设计

实验证明:在正确选择冷铁尺寸和形状因素(F_(?))后,通用的冒口设计(1—β)V_1/V_c=A_r/A_c·b_r/b_c·f_■·f_h β也适用于宽结晶温度间隔合金的砂型铸件,通过对Al—4·5％Cu(ZL 203)合金板状铸件的验证:在与冷铁配合下普通冒口可保证铸件的内部质量,陶瓷棉保温冒口可比普通冒口约小4倍,铸件实收率提高约25％。最后也证实了平均温度梯度、凝固时间,补缩效能系数、凝固指数和冒口凝固时间变化率是影响宽结晶温度间隔合金铸件致密度和评定冒口有效补缩作用的重要参数。     

铝合金长铸件的定向凝固

目前人们十分重视对高温合金叶片定向凝固的研究,但对铝合金铸件定向凝固的研究和应用却比较少。本文研究了铝合金长铸件定向凝固工艺,并籍此了解定向凝固工艺的一般规律。在定向凝固条件下,通过改变浇注温度、铸型预热温度、铸型下降速度和冷却条件(水冷铜结晶器的通水量)等四个铸造工艺因素,研究这些工艺因素与凝固参数;凝固参数与铸件组织、性能的关系。选用典型的宽结晶温度范围的合金—Al-4.5％Cu,在自制的定向装置上,分别用精铸型壳和保温材料做铸型,采用正交设计方法。此外,还对生产上常用的ZL—105合金,作了定向凝固条件下的机械性能试验。