Mg-6Zn-xCu-0.6Zr合金凝固路径及热裂倾向性

基于修正的Clyne-Davies热裂模型(CSC~*),对Mg-6Zn-xCu-0.6Zr(x%=0,1%,2%,3%,质量分数)合金热裂倾向性进行预测;采用双电偶热分析法研究Mg-6Zn-xCu-0.6Zr合金凝固路径、凝固过程中的特征温度、枝晶干涉固相分数等。利用"T"型热裂模具测试系统采集Mg-6Zn-xCu-0.6Zr合金凝固收缩力随温度(或时间)的变化曲线。实验结果与CSC~*预测值均表明合金的热裂倾向性随着Cu含量的增加而减小。Cu元素的加入使初生α-Mg相的析出温度降低、MgZn_2相的析出温度升高,从而使合金的凝固温度区间变窄,降低合金的热裂倾向性。Mg-6Zn-(0,1)Cu-0.6Zr合金热裂纹断口主要为液膜和分离的自由枝晶臂。Mg-6Zn-(2,3)Cu-0.6Zr合金断口表面生成大量的低熔点共晶相,液膜较厚,增强残余液相对分离的枝晶补缩能力,降低合金的热裂倾向性。     

K418合金车用增压涡轮熔模铸造过程数值模拟及热裂预测

针对K418合金车用增压涡轮铸件极易出现热裂缺陷的现象,结合工厂实际生产条件,应用ProCAST铸造模拟软件对K418合金车用增压涡轮的充型过程、凝固时间以及凝固过程中的温度场、缩孔缩松形成过程和应力场进行了模拟。基于分析的结果,预测了涡轮中存在的热裂缺陷,模拟结果与实际生产情况吻合良好。分析结果表明,涡轮叶梢处容易产生热裂纹的主要原因是凝固过程中热应力不均引起的。     

一种Fe-Cr-Ni合金轴套熔模铸造过程数值模拟与分析

应用ProCAST软件对Fe-Cr-Ni合金轴套的熔模铸造过程进行了数值模拟与分析,主要包括充型过程,凝固时间、缩孔、缩松的形成过程和应力场。模拟结果预测了轴套中存在的热裂缺陷,与实际生产情况基本符合。分析结果表明,轴套铸件产生热裂纹的主要原因是在凝固过程中冒口圈与铸件之间产生了缩松、缩孔,该缺陷的产生使得此部位的强度降低,合金收缩时该部位的拉应力大于其强度极限,因此容易产生裂纹。采取扩大横浇道截面的方法,使得铸件有足够的补缩量,通过生产得到了合格的铸件。     

基于AnyCasting的开普单缸缸盖铸造工艺优化

针对开普单缸发动机缸盖铸件的喷油孔和导管孔交汇处存在缩孔、缩松的问题,采用AnyCasting软件对盖缸的充型和凝固过程进行了仿真模拟,发现在既定工艺条件下,缸体的喷油孔和导管孔交汇处在凝固过程中存在热节,进而产生缩孔和缩松。为保留原工艺良好的技术经济指标,采用在热节处添加内冷铁的改进方案。结果表明,原缩孔产生部位在凝固过程中优先凝固,消除了缩孔、缩松缺陷。     

自硬呋喃树脂砂铸钢件热裂的研究

分析了铸钢件形成过程中,自硬呋喃树脂砂具有绝热性和较差的高温退让性以及硬化剂带入的硫,使铸件增硫并收缩受阻,特别是在热节部位的缩松、缩孔附近形成热裂纹源,应力集中。铸件冷却收缩时,小的裂纹源进一步扩展形成裂纹缺陷。针对热裂成因,提出了抑制铸钢件增硫、改善铸型退让性和控制凝固过程温度场分布,消除缩松、缩孔等防止热裂缺陷的措施。     

用同时凝固法实现球铁曲轴的无冒口铸造

为消除球铁曲轴件热节部位可能产生的缩孔与缩松,在工艺设计中同时考虑浇注系统与冷铁配置,以形成同时凝固的温度分布,利用石墨析出时产生的膨胀,实现自补缩.     

凝固模式对Gasar多孔Cu-Cr合金结构及组织影响

在0.6 MPa纯H2气氛中,采用金属/H2共晶定向凝固(Gasar)技术制备得到Gasar多孔Cu-x Cr合金。研究了Cr含量、凝固模式以及凝固速率对Gasar多孔合金气孔结构和显微组织的影响。结果表明,当合金以平面、胞状及柱状枝晶凝固时,Gasar多孔Cu-x Cr合金能获得定向生长气孔。当凝固方式转变为等轴枝晶凝固时,定向生长气孔发生中断。Gasar多孔Cu-x Cr合金(x=0.8%、1.3%)气孔在共晶相前沿析出,与共晶组织协同定向生长。随Cr含量增加,共晶组织体积百分比增加,孔隙率和孔圆整度进一步增加;随多孔Cu-1.3 Cr合金试样凝固高度增加,凝固速率下降,界面生长方式转变为等轴晶生长方式,则无法得到定向生长气孔。     

Ca对Mg-5Al合金热裂敏感性的影响

采用等长热裂试棒法评价Ca对Mg-5Al合金热裂敏感性的影响,通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、拉伸实验机和Image-J软件分析合金的热裂机制。结果表明:Ca含量2.5%时,合金热裂敏感性最低;共晶组织对合金热裂敏感性影响明显,单一、充足的共晶组织有利于对初生热裂纹补缩,降低合金热裂敏感性;在凝固末期,若合金力学性能不佳,在树枝晶搭桥区会产生不可补缩热裂纹。     

Mg-5Al-xCa合金的热裂行为

在浇注温度700℃、模具温度200℃条件下,通过热裂曲线和凝固曲线测试以及OM、XRD、SEM等手段分析了Ca加入量对Mg-5Al-xCa(x=0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0,质量分数,%)合金热裂敏感性的影响。结果表明,当Ca加入量增加到4.0%时,合金的热裂敏感性随着Ca加入量的增加而减小;Mg-5Al-4.0Ca合金的热裂敏感性最小,其热裂敏感性系数仅为0.824;Ca加入量增加到5.0%时,合金的热裂敏感性又出现上升,其热裂敏感性系数上升到0.96。加入适量的Ca会降低Mg-5Al-xCa合金凝固时a-Mg的析出温度,并抑制Mg17Al12相形成,缩小合金凝固温度范围,增加组织中的共晶含量,有利于合金凝固后期的补缩,从而降低合金的热裂敏感性。但加入过多的Ca会增加含Ca脆性相的数量,并使合金组织发生粗化,从而导致合金的热裂敏感性增加。     

Mg-xGd-1Er-0.5Zr合金热裂敏感性研究EI北大核心CSCD

本文基于Clyne-Davies模型评价了Mg-xGd-1Er-0.5Zr(x=8.0、10.0、12.0,质量分数,%)合金的热裂敏感性,并利用“约束杆”铸造钢模实验方法验证了该合金的热裂倾向。结果表明基于Clyne-Davies模型得到的计算结果能有效预测Mg-xGd-1Er-0.5Zr合金热裂敏感性,且随着Gd含量的增加,合金的热裂敏感性下降。采用数据采集系统、电子显微镜及X射线衍射仪等手段,对铸件凝固曲线、微观组织和析出相进行了分析,发现随着Gd含量的增加,合金的热裂敏感性降低,其原因是凝固后期Mg_(5)(Gd,Er)共晶液相的增多有利于枝晶间裂纹的补缩。此外,共晶液相也会抑制α-Mg枝晶的形核长大,使合金的凝固温度区间减小,从而降低合金的热裂敏感性。对热裂断口进行分析后认为,断口出现的液膜以及晶间搭桥提高了晶间结合力,这是热裂敏感性降低的另一个重要原因。     

大平板类铝合金壳体铸件铸造工艺优化与设计

针对大平板类铝合金壳体铸件的外形尺寸大、结构复杂等特点，通过三维温度场数值模拟来揭示铸件的凝固过程。根据准固态力学行为和流变行为，进行应力场模拟，进而预测铸件在凝固过程中产生缩松、缩孔以及热裂和变形等倾向，合理地实现了铸件的铸造工艺优化设计。     

大型铝合金薄壁件低压铸造工艺研究

采用有限元模拟仿真软件结合正交试验方法,对铝合金汽车座椅骨架低压铸造工艺进行数值模拟,研究了低压铸造加压工艺参数对铸件缩松、缩孔、充型及凝固规律的影响。结果表明,当充型时间为1.5s、增压压力为7kPa及保压时间为100s时,铸件缩孔、缩松率最小,且成形质量最佳。     

铝合金铸件中的凝固缺陷形成机理及预测

孔洞与热裂是铸件在凝固过程中最常遇到的典型缺陷。两者均形成于合金凝固末期,与液相补缩不足相关,但又有各自的形成机理。铝合金熔体对氢气有很大的溶解度,凝固过程中又因为溶解度的剧降而析出。孔洞是液相中过饱和的气体压力与凝固收缩引起的压力降共同作用的结果。热裂则是在凝固末期由于铸件收缩受阻而产生的应力以及液相补缩不足而导致的,其不仅与合金性质、铸造条件有关,并且受铸件形状的影响。文章基于近年来该方面的理论研究成果,总结了关于孔洞与热裂的形成机理以及几种目前所应用的经典预测模型,并对这几种模型的理论基础以及所考虑的关键参数进行了分析与讨论,在此基础上提出了未来新模型的研究方向和亟需解决的关键问题。     

大型铝合金薄壁件低压铸造工艺模拟

采用有限元模拟仿真软件结合正交实验方法,对铝合金汽车座椅骨架低压铸造工艺进行数值模拟,研究了低压铸造工艺参数对铸件缩松缩孔、充型及凝固规律的影响。模拟结果表明,当浇注温度为720℃、充型加压速率为920Pa／s及模具预热温度为380℃时为最佳工艺参数,铸件缩孔孔隙率最小,且成形质量最佳。     

镁合金转向器铸件真空压铸过程的模拟研究

针对汽车镁合金转向器铸件,采用数值模拟的方法研究了其真空压铸成形过程,分析了在高真空度条件下金属液充型的特点,并在此基础上对比研究了在高真空度、低真空度以及常压条件下充型及凝固的规律。结果表明,提高型腔真空度能有效地提高金属液充型能力,避免铸件内气孔的产生,但对缩孔、缩松缺陷的形成没有影响。     

镁合金发动机缸体压铸充型和凝固过程的数值模拟

在对镁合金发动机缸体压铸件进行工艺分析的基础上,通过应用正交试验方法,并使用模拟软件对金属液的充型和凝固过程进行数值模拟。结合各组试验所得的不同数据,确定了压铸件生产的优化工艺参数:模具预热温度为220℃,浇注温度为670℃,压射速度为8.5m/s,并确定了工艺参数对铸件缺陷的影响顺序。且在该组优化的工艺参数下,通过对金属液的充型和凝固过程的动态观察,预测充型时间、凝固时间和可能存在的缩松、缩孔及气孔缺陷的分布与体积分数。实现了发动机缸体压铸工艺参数的优化。     

铝合金下壳体压力铸造充型与凝固过程的数值模拟

利用ProCAST软件对铝合金压铸件下壳体充型、凝固过程进行了数值模拟,得到了速度场、温度场的分布和变化规律.据此提出了减少缩孔、缩松数量的优化方案.结果表明,降低浇注温度、增大压射比压,降低模具预热温度都能够有效控制缩孔、缩松的数量.按照优化后的压铸工艺参数生产出了合格的铸件.     

Numerical simulation and optimization of shell mould casting process for leaf spring bracket

Although the shell mould casting process has a wide range of application in many fields,the prediction of casting defects is still a problem.In the present work,a typical leaf spring bracket casting of ZG310-570 was fabricated by shell mold casting.The finite element model and ProCAST software were utilized for simulating the filling and solidification processes of the casting;and the formation mechanism of the gas pore,and shrinkage porosity defects were analyzed.The results indicate that the gas pore and shrinkage porosity defects are formed due to air entrapment,insufficient feeding and non-sequential solidification.Subsequently,through changing the position of risers,adding a connecting channel between the risers,and setting blind risers at the U-shaped brackets,an optimized gating and feeding system was established to improve the quality of the casting.After optimization,the gas pore and shrinkage porosity defects of the leaf spring bracket casting are effectively eliminated.The experiment results with the optimized casting process are in good agreement with the numerical simulation,which verifies the validity of the finite element model in the shell mould casting.     

低压铸造铝合金发动机缸盖气体泄漏的原因分析

针对低压铸造生产的铝合金发动机缸盖在气密性检测中发现的泄漏问题,采用金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱等手段研究了泄漏部位的组织与缺陷,并与相应的正常位置显微组织进行了对比分析。结果表明,枝晶间显微缩孔是导致缸盖泄漏的主要原因;而氧化夹杂物和异常生长的块状Si相增大了缸盖铸件在凝固过程中缩孔产生的倾向。     

TiAl基合金连杆件底漏式真空吸铸数值模拟

利用ProCAST数值模拟技术对TiAl合金汽车发动机连杆铸件底漏式真空吸铸过程的充型过程、凝固过程、缩孔缩松缺陷形成进行了模拟。研究了底漏式真空吸铸的几个主要参数,如吸口直径、浇注温度、浇注速度,对连杆铸件充型凝固过程和缩孔、缩松缺陷的影响规律,得到了TiAl合金底漏式真空吸铸的优化工艺参数图。