浇注系统设计对铸件夹渣行为的影响研究

采用分散相粒子模型对铝合金重力浇铸件的夹渣行为进行了模拟,通过实验对该模型的可靠性进行了验证.在此基础上设计了4种浇注系统并进行了挡渣模拟,以探索浇注系统对铸件夹渣行为的影响.结果表明:半封闭平直横浇道具有离心式集渣包的浇注系统,可以显著减少铸件夹渣.利用横浇道降低金属液的流动速度,延长渣粒的运动距离,促进渣粒上浮运动是提高浇注系统挡渣效果的关键.     

铸造过程中渣粒运动轨迹及夹渣位置研究

铸件中的夹渣缺陷破坏了材料的连续性,易形成局部应力集中和疲劳裂纹扩展源,严重地影响了铸件的服役性能。由于渣粒数量众多,运动轨迹复杂,对其运动轨迹及停留位置预测较困难。本文通过铝合金应力框铸件的浇注试验,基于分散相粒子模型进行了充型和凝固过程中渣粒运动轨迹跟踪,分析了等直径二氧化硅渣粒在铸件和浇注系统各个关键位置的运动特征,获得了充型和凝固过程中金属液的流动规律、温度变化特点对渣粒运动轨迹及最终停留位置的影响规律。结果表明,金属液在充型过程中的局部流场特点和充型路径对夹渣缺陷的分布有较大的影响,型腔中产生涡旋流场处和流量较大的区域均易出现夹渣缺陷。同时验证了冒口具有明显的局部集渣作用,合理的开设和布置冒口能有效地降低铸件夹渣率。采用分散相粒子模型能有效地预测铸造过程中夹渣粒子的运动轨迹,为提高铸件质量提供参考。     

基于渣-气耦合运动模型的铝合金铸件渣气孔形成研究

针对铝合金铸件中常见的渣气孔缺陷,综合考虑铸造过程中渣粒的聚合运动与氢气的析出吸附之间的动态耦合特征,构建了渣气耦合运动数学模型。研究了铝合金充型及凝固过程中氢气析出、吸附长大、碰撞聚合及随流运动过程,并对圆柱形试样中渣气孔的分布及形貌进行了试验与模拟研究。结果表明,渣气耦合现象促进了渣粒与氢气的上浮,降低了铸件内部渣、气缺陷出现几率。所建立的渣气耦合运动模型提升了对渣气孔缺陷预测的准确性。     

离心集渣包式浇注系统形态对铸件夹渣行为的影响

通过铝合金重力浇注实验,针对离心集渣包式浇注系统,对充型和凝固过程中渣粒的运动轨迹进行仿真,并通过实验对仿真模型的可靠性进行了验证。在此基础上设计了9种不同形态的离心集渣包式浇注系统并进行挡渣模拟,以探索离心集渣包式浇注系统形态变化对铸件夹渣行为的影响。结果表明:浇注系统形态的变化对其挡渣率的影响很大,且当旋转方向系数f=-1时,则浇道角度=270°挡渣率较高;当旋转方向系数f=1时,则浇道夹角=180°挡渣率较高。     

负压度对真空负压消失模灰铸铁件质量的影响

介绍了真空负压消失模铸造工艺以及影响真空负压消失模铸件质量的关键性因素;研究了负压度变化对真空消失模铸造灰铸铁件过程参数及铸件质量的影响趋势,包括铸件尺寸变形、塌箱(皮透)缺陷、碳黑和夹渣、铸件粘砂缺陷、浇注速度、铸件外观,进行了试验及现场批量生产验证,结果表明:适当提高负压度可以有效地杜绝铸件的尺寸变形缺陷和塌箱缺陷,减少夹渣缺陷,降低铸件粘砂缺陷,缩短铸件浇注时间,降低浇注时呛火风险。     

铝青铜熔模铸件夹渣的防止

研究了铝青铜熔模铸件夹渣的形成机理,分析了产生原因,阐述了浇注系统设计、合金熔炼及浇注等方面的控制重点。当采用蛇形浇道底注式的浇注系统和横浇道侧注式浇注系统,可使铸件夹渣缺陷明显减少,铸件质量大幅提高。     

泡沫陶瓷滤网用于消失模铸造的挡渣效果测试

消失模铸造由于内浇道的横截面积较大,铁液中的渣很容易进入铸件,在横浇道中加入泡沫陶瓷滤网,能直接有效挡渣,减少铸件夹渣缺陷,提高成品率和生产效率,降低成本。对泡沫陶瓷滤网用于消失模铸造的挡渣效果进行了测试,以2种消失模铸造灰铸铁飞轮为实例,分别在横浇道内设置和不设置泡沫陶瓷过滤网,铸件加工后检查夹渣情况。结果显示:用泡沫陶瓷过滤网浇注的铸件全部没有夹渣缺陷,而不用陶瓷过滤网浇注的铸件有25%～30%的夹渣缺陷。将用于浇注铸件的陶瓷过滤网进行解剖,发现有被阻挡的渣块,说明泡沫过滤网有良好的挡渣作用。     

基于ProCAST的熔胶座移动板浇注系统模拟优化

基于ProCAST仿真平台对QT500-7熔胶座移动板进行了充型与凝固模拟及浇注系统的优化设计。鉴于铸件在充型过程中的氧化夹渣与冒口对铸件质量影响很大,因此对铸造过程中的流动场和温度场进行了研究。结果表明,良好的流道可以保证低的氧化夹渣,同时合理的冒口可以降低铸件的缩孔与缩松。该结果对同类铸件工艺设计具有一定的参考价值和指导意义。     

消除风电轴承座铸件夹渣缺陷的铸造技术研究

轴承座为大型风力发电机组的重要零部件之一,属较为典型的球墨铸铁铸件,其在铸造生产过程中极易出现夹渣缺陷。对其夹渣缺陷形成机理进行理论分析,通过优化设计和实践验证形成有效的避渣浇注系统方案,消除铸件高动载荷区和轴承安装配合面的夹渣缺陷。     

封闭式浇注系统在解决夹渣缺陷上的应用

夹渣是砂型铸造中常见的一种铸造缺陷,尤其是铸件需要进行MT和UT检测的时候,夹渣缺陷是导致铸件报废的重要缺陷之一。封闭式浇注系统的应用能够很好地解决铸件夹渣问题,但是,需注意防止“伪封闭式浇注系统”,不同类型的浇注系统的设计要点也各不相同。     

某大型框架式铝合金铸件工艺改进

分析了某大型框架式铝合金铸件气孔、夹渣、裂纹、缩松、针孔等铸造缺陷产生的原因,从浇注系统设计、过虑网、局部冷铁等方面着手,对铸件工艺方案进行了优化改进.实践表明,效果明显,铸件气孔、夹渣、裂纹、缩松、针孔等铸造缺陷得到了有效的控制,显著提高了铸件的合格率.     

消失模铸钢件夹渣缺陷的形成机理分析

消失模铸钢件极易产生夹渣及气孔缺陷。分析了消失模铸钢件夹渣缺陷的来源、形态分布、易出现的部位。从钢水充型形态分析出发,分析了充型钢水的湍流状态及附壁效应对夹渣形成的影响。从热力学和动力学角度分析了消失模铸钢件夹渣缺陷形成及移动机理,提出了消失模铸钢件减少夹渣缺陷的途径和建议。     

消失模铸件夹砂和夹渣缺陷的成因及对策

由于在消失模铸造生产过程中涂料层的剥落、开裂和裂纹以及浇注系统封闭不严密等原因将导致砂粒、涂料和夹杂物随着液体金属进入铸件,是造成铸件夹砂和夹渣缺陷的主要原因。指出提高涂料的强度、耐火度,精心装箱操作,采用正确的负压浇注工艺参数,集渣挡渣撇渣技术以及铁液过滤、净化技术等,可以减少和消除夹砂、夹渣缺陷。     

基于数值三维重构的含缺陷非均质材料力学性能研究

缩松和夹渣缺陷是铸件的常见缺陷,这类缺陷非均匀地分布在铸件基体中,割裂了材料的连续性,在零件服役过程中极易引起应力集中而导致零件失效,因此综合考虑非均质性特征对材料力学性能的影响具有重要意义。本文基于平板铸钢件浇铸实验,采用连续切片法获得铸件整体切片序列影像,并基于数字图像处理构建了内含缺陷的三维空间点阵,进一步采用空间点阵映射算法建立非均质材料有限元模型,在此基础上进行了均质与非均质试样模型的拉伸过程模拟研究。结果表明,采用非均质模型能更为准确地表达试样的力学性能。     

油底壳铸件的工艺设计

针对砂型铸造生产大、中型薄壁油底壳类铝合金铸件,容易出现浇不足、夹渣、砂眼等铸造缺陷,根据多年生产实践经验总结,通过采用带过滤网的搭接式双向横浇道的浇注系统和组芯工艺,大大提高了铸件合格率,可以稳定生产出优质合格铸件.     

曳引轮覆砂铁型铸造工艺改进

采用覆砂铁型铸造工艺试生产了曳引轮铸件,曾发现铸件有夹砂、变形、夹渣等缺陷,分析其产生缺陷的原因并采取相应的改进措施,之后铸造缺陷已明显减少,铸件的合格率从60%提高到98%以上。     

水压机下横梁铸造工艺模拟分析

采用三维绘图软件绘制了水压机下横梁的实体模型,并设计和制定了其浇注系统及工艺参数.运用ProCAST软件对铸件及其浇冒系统进行有限元网格划分,并模拟分析了充型和凝固过程,结合铸件不同位置的温度与时间曲线分析表明,浇冒系统能实现金属液的平稳充型、铸件的顺序凝固与补缩.铸件的超声和磁粉等无损检验结果表明,工艺方案设计合理,铸件没有缩孔、缩松和表面气孔、夹杂等缺陷.     

大型球铁件HDBT410核电行星架的铸造工艺

简述了核电调速器HDBT410行星架铸件的结构与技术要求,对原工艺生产铸件产生缩孔、缩松缺陷的原因进行了分析;根据分析,改进和优化了铸造工艺,主要措施有：采用顶注式浇注系统分层浇注方式,使温度分布更为合理;采用压边热冒口,使冒口系统能有效发挥补缩作用;在集渣包下设置过滤网,对铁液进行过滤和净化;控制浇注时间在68s以内等,使缩孔、缩松及夹渣缺陷得以解决.     

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.