钛合金叶轮精铸成型数值模拟及实验验证

针对铸造钛合金叶轮叶片内部缺陷多和成型质量差的问题,通过设计两种浇注系统,运用有限元方法对浇注系统进行数值模拟,研究浇注系统设计优化对精铸的充型和凝固过程中流场、温度场及缩孔缩松的影响,在最优设计基础上进行熔模精铸实验,同时对其铸件的微观组织和力学性能进行检测与分析。结果表明:在型壳预热温度400℃、浇注温度1730℃,浇注时间8 s条件下,模拟结果得到底注式浇注系统充型、凝固质量好,铸件内部无缺陷;顶注式结构充型流场紊乱,存在卷气现象,同时铸件内部缺陷较多,故底注式多冒口结构浇注系统优于顶注式结构;对底注式系统进行了实验验证,铸件显微组织致密,拉伸屈服强度、断面收缩率和硬度分别为785.5 MPa、25.5%和301.67 HBW,力学性能较好,表面精度较高,符合高品质钛合金铸件的要求。     

铝合金涡壳类铸件浇注系统及冒口设计

航空燃油离心泵铝合金涡壳类铸件形状复杂、气密性要求高。要想获得致密性好的铸件 ,浇注系统及冒口的设计尤为关键。西安远东公司锻铸厂生产的某型附件涡壳Ａ及Ｂ两个铝合金铸件 ,由于浇注系统及冒口设计不同 ,铸件质量截然相反。涡壳Ａ铸件材料为ＺＬ10 5 /Ｔ5 ,轮廓尺寸见图 1,铸件重 2 .6 2ｋｇ ,带浇冒口重 5ｋｇ。加工后零件内腔和油路用压力为 0 .3ＭＰａ的空气在煤油中进行密封性试验 ,并保持 5ｍｉｎ ,且用 13± 0 .5ＭＰａ的煤油压力试验内腔油路强度 ,保持 3ｍｉｎ不允许渗油。图 1　涡壳Ａ铸件的浇注系统及冒口设计Ｆｉｇ .1　…     

发动机整体薄壁铝合金精铸件真空差压铸造

介绍了真空差压铸造工艺原理及控制难点,并以某型航空发动机排气端壳体这一代表性的精密铸件为例,对整体薄壁铝合金精铸件真空差压铸造中的浇注系统、铸型研制和浇注温度选择等关键技术进行了研究,并对存在的问题提出了解决途径和控制手段。结果表明,采用双通结构浇注系统,利用呋喃树脂砂型砂进行混制铸型,在(730±10)℃浇注温度下进行浇注,航空发动机复杂整体薄壁铝合金精铸件产品的疏松、气孔、夹杂等缺陷消除,组织致密,延伸率可达3.6%。     

A206/1%Al2O3铝基纳米复合材料的热裂行为

A206铝合金在金属型浇铸过程中具有高热裂倾向,难以用来制造重要铸件.采用超声分散法制备A206/1%Al2O3(质量分数,下同)纳米复合材料,在钢模中浇铸受限杆铸件来评价其热裂敏感性,利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)对微观组织进行分析.结果表明:加入的A12O3纳米粒子在凝固过程中成为有效的异质形核核心,不仅使α-Al初晶从粗大枝晶转变为细小等轴晶,平均晶粒尺寸从164 μm降至26μm,而且在剩余液相中诱发形成大量富Fe,Mn的薄片状中间相,消除了粗大CuAl2相,从而显著降低了A206铝合金的热裂敏感性.     

歼轰机挂架梁高强铝合金ZL205A优质铸件的研制

本文主要介绍了高强度铸造铝合金(ZL205A)大型复杂优质挂架梁铸件的研制情况。由于该铸件结构复杂,其轮廓尺寸既长又扁,非常易于变形,所以保证挂架铸件冶金质量和尺寸相对稳定难度较大。本文侧重论述了铸造工艺设计、模具特殊设计和激冷材料设置,以及ZL205A 熔炼和热处理等先进工艺的应用,使挂架铸件的机械性能和切取性能均达到了设计和使用要求,铸件产品的合格率达到了85%左右。     

高强韧基座铸件凝固工艺设计数值模拟优化研究

选用开放式浇铸系统设计了A356基座铸件自由充型凝固成形工艺,结合Pro-CAST软件完成了充型流动场与凝固固相场分布的数值仿真计算,通过自由充型凝固成形工艺设计优化与浇铸温度工艺参数调整,实现了基座铸件自下而上的逐层顺序凝固,疏松缺陷由铸件本体转移至补缩冒口区域。经过实验表明,断裂裂纹扩展方式由沿晶断裂转变为韧窝断裂。     

薄壁镁合金铸件砂型涂料的研究

随着现代航空与宇航技术的发展,大型薄壁铝、镁合金砂型铸件的应用日益增多。这类铸件的特点是尺寸大,壁厚小,结构复杂。在浇注过程中,往往在型腔未完全充满之前,金属液就失去了流动性,因而造成冷隔与欠铸。为此,解决成型质量问题就成为铸造大型薄壁铸件的一项重要课题。通常是采用提高合金浇注温度的办法,来满足薄壁铸件的成型需要。但是在某些情况下,这种办法并不能彻底解决薄壁铸件的     

钢屑通气在复杂铸型中试用成功

我厂41车间生产的铸铁大墙板（外型尺寸817×817×56毫米）是喷水织机主要部件之一。其重量在300公斤左右,为复杂型腔的薄壁大零件。这种零件在造型时除有正确的木型和浇冒系统外,最重要的是要很好地解决铸型的通气问题。大墙板铸型内腔安放6个较大的复杂形状的砂芯和4个小型砂芯,在浇注铁水时,型腔内的气体需要充分排出,才能浇出合格的铸件。     

铝合金铸件与大飞机制造

铝合金铸造不但制造成本低,周期短,而且成形工艺性好,适合制成各种复杂形状,为结构件设计提供了极大的灵活性.国外现代铸造成形工艺、先进生产过程控制和检测技术保证了铝合金铸造零件的可靠性,使飞机用铸造铝合金零件设计的铸件系数CF采用了"1",充分发挥了铝合金铸件在飞机减重和降低制造成本方面的优势.     

浇注温度对K4169高温合金晶粒组织影响的计算机模拟

利用Fortran语言编程,采用有限差分法分别解用热焓法处理结晶潜热的圆柱坐标系一维不稳定热传导方程,模拟了K4169高温合金圆柱锭某一横截面凝固过程中温度的变化,它正确地反映了在不同铸造工艺条件下合金铸件横截面上温度的变化规律。通过固相分数,将合金铸件凝固温度场模拟及其连续形核模型、枝晶尖端生长的动力学模型相耦合,计算了不同浇注温度下K4169高温合金圆柱锭凝固过程中晶粒组织的特征值,包括晶粒密度和平均晶粒尺寸,并参考二维CellularAutomaton方法,实现了在计算机屏幕上晶粒形成的动态显示,模拟结果和实验结果吻合较好。     

大型铝合金航空精密铸件硅溶胶型壳

针对航空大型铝合金精密铸件的成形特点，研制出强度高、重量轻的硅溶胶型壳，并成功地应用于航空机载电子设备箱体的铸造．介绍了其制壳工艺．     

铝合金薄壁铸件压力结晶及性能的研究

 提高铝合金铸件致密性的一种有效工艺是压力下结晶,即铸件在结晶凝固期间,使之处于大于大气压力的环境中,迫使液体金属在枝晶间流动来补充显微缩孔和缩松。一般认为这项工艺只适用于较厚大的铸件,对薄壁铸件因凝固过快而无效。航天、航空工程中许多铝合金铸件的断面为薄壁或超薄铸,对铸件内部组织的致密性有一定要求。     

浇注温度和细化剂对K4169高温合金微观组织的影响

研究了降低浇注温度或加入细化剂后 ,K4 16 9合金晶粒细化的微观组织、夹杂及缩松等的变化。发现同样加或不加细化剂条件下 ,浇注温度越低 ,一次枝晶主轴长度和二次枝晶臂距越小。而同一浇注温度下 ,化学法细晶试样一次枝晶主轴长度较普通试样的短 ,而二者的二次枝晶臂距无明显差别。晶粒细化后 ,晶粒形态由普通铸造组织中的树枝晶向细晶组织中的粒状晶转变 ,且合金中主要元素的偏析减轻 ,这均有利于提高细晶铸件机械性能。MC型碳化物和Laves相的尺寸、数量和形貌在晶粒细化前后变化不大。铸件中加入微量细化剂不形成夹杂 ,不改变合金相组成。此外 ,加细化剂不仅可使晶粒细化 ,同时铸件中的缩松大大减少     

金属模的热平衡

实验研究了铸造过程中金属模温度的变化规律；分析了铸件壁厚、模具厚度、涂料和预热温度对金属模热平衡的影响     

Ni3Al基IC6高温合金工程应用研究

IC6合金是在"863"计划支持下,由北京航空材料研究院研制成功的一种定向凝固Ni3Al基高温合金.选用该合金试制某新型航空发动机整体定向凝固Ⅱ级导向器叶片.由于该叶片尺寸大、形状复杂,给铸造工艺带来很大难度.经过合理设计浇注系统,实现了定向柱晶从叶身向缘板平滑过渡弯晶生长,有效地消除了叶身和缘板转接处的晶界裂纹,使叶片的毛坯合格率由原来的5%攀升到62%,超过了"863"计划规定的50%的指标.在此基础上,对Ⅱ级导向器叶片的铸造工艺稳定性,真空热处理工艺,叶片表面防护涂层工艺,返回料的应用进行了系统的工程应用研究.该叶片已通过技术鉴定,转入批生产,目前已生产65台叶片,在使用中工作正常,没有出现任何材料质量问题.     

胶粘剂弹性模量对铝合金单搭接接头应力应变分布的影响

利用弹塑性有限元法研究胶粘剂的弹性模量对单搭接接头应力应变分布的影响.结果表明,随着弹性模量的增加,接头的应力峰值逐渐增大,并由胶层向胶瘤转移,其刚度越大,应变越小.低弹性模量胶粘剂的接头,载荷主要由胶层承担,胶层受力很均匀,而胶瘤的作用很小,胶瘤并没有很大地降低胶层中的应力峰值.高弹性模量胶粘剂的接头,胶瘤的作用很大,承担了很大一部分载荷,而胶层中部受力很不均匀.     

2024-T351铝合金搅拌摩擦搭接焊接头疲劳性能与寿命预测

通过实验观察2024-T351铝合金搅拌摩擦搭接焊接头焊缝附近区域的焊缝横截面形貌及金相组织。观察表明搅拌摩擦搭接焊接头前进侧与后退侧存在形状不对称的钩状缺陷。将搅拌摩擦搭接焊接头在MTS材料实验机上进行恒幅疲劳加载,得到名义应力幅S-N曲线。根据实验结果建立搭接接头的弹塑性有限元模型,利用SWT疲劳损伤公式和应力集中区域循环应力应变有限元分析结果数据,预测搭接接头疲劳寿命,并将寿命预测结果与实验结果进行对比。结果表明:在低周疲劳寿命范围内,采用SWT疲劳损伤公式对搅拌摩擦搭接焊接头的预测结果与实验结果接近,误差均在2个因子内,但对高周疲劳寿命的预测结果存在较大误差。分析表明,搭接接头的应力集中程度比有效厚度对疲劳寿命的影响更大。     

铝合金搭接结构的搅拌摩擦焊接技术

阐述了铝合金搭接结构搅拌摩擦焊接基本原理及特点,评述了国内外研究和应用进展,指出采用搅拌摩擦焊接技术制造搭接结构产品是重要的发展方向,展望了后续发展的重点。     

基于DFR法的Al-Li-S4铝锂合金铆接结构疲劳可靠性分析

Al-Li-S4是新一代铝锂合金,常被用作机身材料,而铆接结构在飞机各个重要受力结构中也具有广泛的应用.为了研究Al-Li-S4铝锂合金铆接结构的疲劳性能,通过试验统计得到两种铆接结构的细节疲劳额定值(DFR),并借助扫描电镜观察其疲劳裂纹的萌生和扩展行为.结果表明:Al-Li-S4铝锂合金铆接搭接结构的DFR值为102.24 MPa,铆钉填充锪窝孔连接结构的DFR值为169.41 MPa;Al-Li-S4铝锂合金疲劳断口的分析表征其具有良好的抗疲劳损伤性能.研究结果可为新型民用飞机选材、疲劳设计和寿命评估提供参考.