曲面薄壁钛合金铸件变形工艺控制研究

目的 研究曲面薄壁钛合金铸件变形规律及发生的阶段,提出防止变形的工艺措施。方法 通过对出气管铸件成形过程进行计算机模拟仿真,对蜡模、浇注成形后的铸件、热等静压后的铸件进行扫描拟合,分析了出气管在蜡模压制、铸造成形、热等静压过程中的变形,提出了控制蜡模变形和铸件热等静压过程变形的工艺措施,并进行了试验验证。结果 出气管蜡模在压制和放置过程中,远端浇口连接处发生翘曲变形,变形量约0.5 mm;铸件在无约束的热等静压过程中,发生扭曲变形,变形量约0.5 mm,蜡模变形和热等静压过程变形叠加,导致铸件变形约1 mm。结论 计算机模拟仿真可以有效缩短铸件研制过程,获得优质铸件;增加蜡模胎膜和约束下铸件热等静压,可以有效控制铸件变形,获得合格铸件。     

大型钛合金泵体的特种砂型铸造工艺研究

目的 以大型钛合金泵体为研究对象,研究特种砂型铸造工艺。方法 采用铝制模具,以铝矾土混合物为填料进行造型,氧化钇料浆为面层涂料,经高温烧结后制备成大型钛合金泵体铸造用特种砂型铸型,在真空自耗凝壳炉中进行熔炼浇注,并对铸件外观、冶金质量、成分性能及尺寸进行检验测试。结果 用该铸造工艺研制的大型钛合金泵体铸件成型完整,铸件表面光洁度可达到6.3 μm;铸件的化学成分和力学性能可以满足ASTM B367中C3的指标要求;经热等静压后铸件内部质量达到了ASME 1320中7级;荧光检测结果满足ASME B16.34中的标准,铸件尺寸精度可到达CT9级的要求。结论 铸件检测结果表明,该特种砂型铸造工艺可以实现大型钛合金铸件的制造。     

耐热托盘的铸造工艺方案

托盘属于典型的框架结构型铸件,要求铸件具有高的耐热性、耐热冲击及抗裂能力.采用不同铸造工艺方案,根据存在的问题,通过分析产生的原因,不断改进工艺,获得了合格的铸件,使铸件成品率达95%以上.     

TiAl合金精密铸造计算机数值模拟的研究现状与展望

TiAl合金具有低密度、高比强度,以及良好的抗蠕变、抗氧化性等性能,精密铸造工艺可以较好地实现TiAl合金零件尤其是复杂结构零件的成型。利用计算机数值模拟手段优化精密铸造工艺,可提高铸件品质,降低成本及缩短产品试制周期。对TiAl铸件的充型和凝固过程以及其应力和微观组织的计算机数值模拟的研究现状进行了综述和展望。     

浅谈2Cr13的热处理

2Cr13马氏体不锈钢具有优良的力学性能，不同的机械零部件对马氏体不锈钢又具有不同的力学性能要求，但传统的固溶处理热加工工艺难以满足特殊的力学性能要求。低温退火的热处理工艺比传统的固溶处理工艺能够得到更理想的铸件延展率，有效提高铸件的耐磨性能；高温软化退火比低温退火能够得到较低的铸件硬度，能有效提高产品的易加工性能，适宜产品后期的进一步加工；同时在高温软化退火工艺中，可以根据需要适当调整温度，以便获得更为理想的零件的耐磨性、抗断裂性和适宜的硬度。     

发动机活塞裙铸造过程模拟及工艺优化

目的优化发动机活塞裙铸件铸造工艺。方法采用UG等软件设计活塞裙铸件浇注系统以及采用MAGMA铸造仿真软件对铸造工艺进行仿真预测,分析铸件凝固温度场,预测缩孔、疏松等铸造缺陷,进一步优化铸造工艺。结果铸件整体上实现了自下而上的顺序凝固,虽然通过冒口获得了一定程度的补缩,但凝固温度梯度不明显,冒口疏松缺陷依然延伸至铸件上端面。通过合理设置冷铁,增加冒口和内浇口数量,从而实现铸件顺序凝固,使补缩效果更为明显,可有效降低缩孔、疏松缺陷。结论采用MAGMA铸造仿真软件分析凝固过程并预测缺陷,通过改进和优化工艺,可以有效预防活塞裙铸件缺陷的产生,提高铸件合格率。     

差压铸造薄壁铝硅合金铸件的位置效应

采用差压铸造工艺,研究垂直缝隙式浇注系统浇注的铝合金硅铸件不同位置的组织和力学性能变化.采用石英砂型、SiC砂型和冷铁,浇口处铸件的晶粒最细小,致密度高、力学性能最好;铸件冷端的组织和性能次之;位于两者之间的铸件的组织和性能最差.分析表明对于具有垂直缝隙式浇注系统,差压铸造凝固压力对金属的凝固作用具有位置效应,浇口处液态金属温度高,凝固时间长,凝固压力对浇口处金属的凝固作用显著;铸件冷端金属凝固时间短,凝固压力对该处金属的凝固作用不显著,铸型的冷却速度对铸件组织和性能的影响起显著作用.浇口处与冷端之间的金属液体的凝固受压力和冷却速度的影响小,铸件的晶粒尺寸最大、密度最小、性能最低.冷却速度提高,铸件的任意位置的组织和性能都相应得到提高.     

基于数值模拟的K418B高温合金精密铸件组织与性能研究

目的 探究高温合金调压铸造的充型凝固过程,研究调压铸造工艺对铸件组织缺陷和力学性能的影响规律,并验证数值模拟对实际生产指导的可靠性。方法 以某精密构件为研究对象,借助ProCAST数值模拟软件模拟了铸件的调压铸造充型凝固过程并对组织缺陷的形成进行了预测。对成形铸件的特征关键部位进行了取样,通过金相显微镜和扫描电子显微镜对铸态试样的微观组织进行了观察,借助准静态万能拉伸试验机测试了特征试样的室温和高温(750 ℃)拉伸性能,并对断口形貌进行了观察和分析。结果 数值模拟结果表明,金属液充型平稳,凝固过程基本符合自上而下的顺序凝固,铸件缺陷较少,缩孔体积分数仅为0.22%。实验结果表明,铸件的铸态组织为典型的树枝晶组织,晶粒尺寸细小均匀;二次枝晶间距较小,组织致密,缩松缩孔缺陷较少,这与数值模拟的结果吻合较好;铸件的平均抗拉强度超过900 MPa,最大伸长率为15%,该铸件具备较好的综合力学性能。结论 通过数值模拟方法指导铸造生产具有一定的可靠性,同时,通过调压铸造工艺可以生产出具有较好组织和力学性能的高温合金薄壁铸件。     

不同工艺下ZTC4钛合金铸件微观组织研究

目的 研究不同浇注工艺下ZTC4大型薄壁复杂结构铸件各部位组织的差异。方法 对大型复杂钛合金铸件结构进行分析,确定选取3种不同浇注工艺参数下典型铸件的厚大区、中厚区、薄壁区和厚薄转接区为研究对象,通过铸造钛合金β晶粒及α片层间距定量分析方法,对ZTC4钛合金铸件微观组织进行定量化检测,分析了铸造钛合金不同位置试样的β晶粒尺寸及α片层间距。结果 铸件各部分的β晶粒尺寸、α片层间距与铸件壁厚相关,随着试样厚度的增加,其β晶粒尺寸、α片层间距呈线性增大的趋势;对比不同工艺下1#,2#,3#铸件在相同位置处试样的β晶粒尺寸,发现2#铸件试样的β晶粒尺寸均存在明显的晶粒粗大现象。结论 通过铸造工艺可以调节改善钛合金铸件微观组织。     

铝合金熔模石膏型铸件表面粗糙度形成机理的探讨

本文通过熔模石膏型铸造法研究了铝合金铸造表面微观粗糙度的形成机理。试验结果及分析表明:在不考虑铸件表面缺陷及熔模表面粗糙度很小的前提下,熔模石膏型铸件表面粗糙度主要由铸件表面晶界处由于凝固收缩产生的凹沟所决定,通过扫描电镜对铸件表面形态的观察可以清楚地看出:表面晶界处的凹沟是减小熔模石膏型铸件表面粗糙度的限制性因素。     

ZTC4钛合金铸件组织晶粒度测定及评估方法研究

目的 针对大型复杂精密钛合金铸件等飞机关键结构件组织和性能的评估,提出了一种ZTC4钛合金铸件组织晶粒度的评估及分析方法。方法 通过对各类钛合金典型铸件的结构复杂性、凝固过程等关键因素进行分析,对铸件组织随机取样、试样制备与试样显示、试样检验、图像自动拼接、晶界描绘、图像处理测量和数据统计分析的组织定量表征方法。结果 确定铸件在取样过程中需要关注的重要因素,如壁面厚度变化、筋板的交接状态、铸型的种类以及浇冒口位置等,建立了反映铸件上性能的取样原则,建立了基于像素统计的组织定量表征方法,涵盖了晶粒最大尺寸、最小尺寸、平均尺寸和晶粒不规则度等指标。结论 该方法可以真实、准确、定量地反映钛合金铸件的显微组织特征,为钛合金铸件的综合评估提供基础数据支撑。     

考虑铸件加工属性的汽车车身模具干涉检查软件开发

基于NX平台,开发了一种考虑铸件加工属性的汽车模具干涉检查功能。在汽车车身模具结构设计中,对于凸模、压边圈等铸件实体,由于存在铸造偏差,铸造过程中需在设计的型面上增加一定厚度的加工余量,后续再对该部分型面上进行NC加工。开发的功能在对整个模具结构进行间隙检查时,可以综合分析铸件与铸件,铸件与NC加工型面以及NC加工型面与NC加工型面等3种间隙类型。最后以一结构设计实例,演示了间隙检查功能。     

浅谈高锰钢铸件裂纹缺陷分析与控制

由于高锰钢具有生产工艺简单、力学性能优良、生产成本低廉的特点，在制造承受冲击磨损的零部件中应用较为广泛。在科学技术的带动下，高锰钢铸件质量也不断提升，但是高锰钢铸件裂纹缺陷尚未得到有效解决。本文针对高锰钢铸件裂纹缺陷原因进行了探析，并提出高锰钢裂纹缺陷控制措施，以期促进高锰钢铸件质量的进一步提高。     

修补回转窑大齿圈铸造缺陷

本文就大型铸件在铸造完成后会有缺陷以及缺陷的现象进行了说明,并以回转窑大齿圈为例说明了可以在铸造完成后对铸件进行修补。     

复杂不锈钢叶轮熔模铸造工艺的优化

不锈钢叶轮的形状复杂且壁薄,使熔模铸造不锈钢叶轮铸件出现缩孔缩松及浇不足等缺陷。这些缺陷与铸件的充型和凝固过程密切相关。本文使用ProCast软件数值模拟研究叶轮的充型及凝固过程,并将结果与实验进行了比较。结果表明:浇注温度为1550℃、浇注速度为0.75 m/s有利于叶轮铸件的充填,可避免浇不足缺陷。适当的铸造温度和铸造速度仍无法避免在叶轮铸件内产生缩孔缩松缺陷。根据叶轮铸件的结构特点,采用在叶轮铸件中空处施加冷铁的方式可以消除铸件中的缩孔缩松缺陷,当冷铁高度为叶轮铸件内部高度的1/3时,去除缩松缩孔缺陷的效果最明显。     

ZTC4钛合金铸件剖切控制方法

目的 通过比较民航飞机及发动机主要客户对航空用ZTC4钛合金铸件的首件工业化认证和批产周期性剖切的技术要求,提出对首件检测项目、周期剖切频率的建议。方法 总结了ZTC4钛合金化学成分、力学性能、显微金相剖切取样检测方法,并分析了部分铸件剖切测试结果及技术指标合理性。结果 化学成分附铸与铸件剖切测试结果接近,铸件不同取样位置成分均匀一致。力学性能从铸件本体剖切测试更具有代表性,剖切取样的位置及加工试样规格都对力学性能结果有较大影响。结论 应根据航空发动机钛合金铸件的应用及结构特点,制定明确的首件验证及周期剖切方法。化学成分、室温拉伸、沾污层、晶粒度、显微疏松等金相检查即能满足大部分铸件的剖切控制要求。     

Ti321钛合金轴箱铸件石墨型铸造工艺研究

目的 研究钛合金高铁轴箱铸件采用石墨铸型工艺时,铸件尺寸、成形及内部质量控制技术。方法 通过对高铁轴箱铸件的结构特点进行分析,针对铸件结构复杂、尺寸比较大、铸件成形比较困难、容易变形的特点,开展了铸型结构设计、铸件尺寸控制技术和铸件成形工艺等方面研究。采用多活块组合的石墨铸型,设计底注开放式浇注系统,利用Procast软件对高铁轴箱铸件的浇注方案进行了模拟分析。选用Ti321合金,设定合理的浇注参数,利用真空自耗电极凝壳炉对铸件进行浇注。结果 铸件成形良好,经过热等静压和后精整后的铸件,铸件内外部冶金质量和性能指标,满足客户标准要求,验证了方案的合理性。结论 铸件的计算机模拟对铸件工艺的设计提供了技术支撑,高铁轴箱铸件采用的石墨型浇注工艺比较合理。     

高频机械振动对ZTC4凝固组织和性能的影响

研究了高频机械振动对ZTC4铸造钛合金的组织和性能的影响。试验结果表明,通过机械振动处理,钛铸件的晶粒度和力学性能没有明显的细化和提高,但可以使铸件的缩孔大幅减少。     

消失模铸造AZ91镁合金的研究

研究了ZA91镁合金消失模铸造时铸件的厚度,位置和真空度对铸件质量,组织及力学性能的影响,真空度是决定铸件质量的一个关键的工艺因素,无真空时浇注铸件易产生浇不足缺陷,但真空度过大又会导致形成粘砂和气孔等缺陷,真空浇注射明显细化组织,但真空度进一步增大时细化效果野 不明显,铸件显微组织具有很大的壁厚效应,然 位置对组织的影响与是否采用抽真空措施有关,铸件壁厚较小时,铸件的力学性能总体较差,断裂源自Mg/Mg17Al12界面、且主要是以解决理形式的脆性断裂。     

不同充型条件下应力框铸件的力学性能

通过实验与数值模拟方法研究了自由充型和低压浇注两种充型方式对A357铝合金应力框铸件铸态组织的影响,并采用拉伸实验、SEM和EDS对T6热处理后两种铸件的力学性能及断口形貌进行了观察。结果表明:采用低压浇注可以减少铸件的区域缩松与微观缩孔,A357铝合金铸态断裂以沿晶断裂为主,裂纹起源于组织缺陷处并不断生长增殖直至铸件发生断裂;T6热处理后铸件主要发生韧窝断裂,断口上交错分布一定数量的沿晶断裂,华铸CAE数值模拟研究证实了低压浇注充型方案的优越性。