机床底座ProCAST数值模拟及铸造工艺优化

中型灰铸铁机床底座铸造过程中,补缩不足使铸件厚大部分产生较大缩松缩孔,用Creo进行机床底座3D建模,通过3D打印制作分析模型;用ProCAST软件对充型与凝固过程进行多方案、多次有限元分析及仿真模拟.结果表明:铸件厚大部位易产生热节,冷却后产生缩松缩孔,用增加冒口与铺设冷铁等方案优化铸造工艺,使铸件自然补缩,最终实现自下而上的顺序凝固,有效避免产生较大热节,解决了铸件的缩松缩孔缺陷.     

熔铸装药过程缩孔缩松的预测及工艺优化

为研究熔铸工艺对药柱质量的影响,采用数值模拟方法预测了熔铸装药过程中药柱内缩孔、缩松的形成情况。模拟不同浇注温度下缩孔、缩松的大小,分析其形成原因,模拟弹体下部水冷+冒口弹体上部预热保温法对药柱缩孔、缩松的消除效果。结果表明:能够保证液体炸药充满药室的最低浇注温度为最佳,弹体下部水冷+冒口弹体上部预热保温法可以有效减少缩孔、缩松;当预热温度为80℃,能够完全消除药柱内的宏观缩孔、缩松缺陷。     

不等厚构件点焊质量分析

本文介绍了两种不同钢号、不等厚度及不良焊接条件下点焊所产生的缩孔、飞溅、裂纹及局部潜硬等缺陷的成因,并通过提高电极压力及控制电极壁厚等措施,克服了缺陷,保证了质量。     

某本体铸件石膏型低压铸造工艺的模拟及优化

利用FLOW-3D软件,对某本体铸件生产过程中出现的缩孔及疏松缺陷进行了模拟。模拟结果显示,在缺陷一侧增加浇口,同时对各浇冒口横截面及距离进行相应调整,缩孔及疏松缺陷消除。验证结果表明,根据模拟结果对石膏型低压铸造工艺进行优化后,试制的某本体铸件未见缩孔及疏松等铸造缺陷。     

TNT炸药熔铸结晶成型过程μCT实验研究

利用微焦点工业CT(μCT)对TNT炸药熔铸结晶成型过程进行了在线监测试验研究,获得了成型过程TNT炸药结晶与成型质量的三维细观结构及其分布的演化特征与规律.结果表明: 炸药结晶凝固速度在初始阶段最快,随后逐渐降低; 在凝固过程中缩孔存在逐渐增大直至稳定、交联的现象; 靠近侧壁和底部部位的缩孔少、CT值高,相应密度值也高.在保温、不补缩状态下熔态TNT浇铸凝固后的细小缩孔率为7.13%,集中缩孔与细小缩孔体积之和大于所浇铸悬浮液体积的20%; 药柱下部与中下部直至中部截面的线密度差约1.5%～8%,表层与浅表层直至靠近中心部位的线密度差则达5%～18%.     

一种注装药梯度护理凝固技术

为解决注装药气孔、缩孔等疵病,提出一种基于逐层、顺序凝固原理的梯度护理凝固方法。通过沿装药 弹体的轴向划分出小区间,找出最易产生装药缺陷的区间,控制冷却液面上升速度等手段来使药液在该区间内的凝 固不产生疵病,完成所有区间的药液无疵病凝固,得到无明显装药疵病的高质量药柱;通过一种DNAN 基熔铸炸药 的梯度护理凝固应用,以验证该技术方案。装药结果表明：该方案能够得到无肉眼可见缩孔、气孔等疵病的高质量 药柱,装药质量可靠。     

梯恩梯的再加工及其在深水中的可靠起爆

本文根据梯恩梯的凝固机理,针对梯恩梯注装过程中易出现粗结晶、缩孔和气泡以及产生有毒气体等现象,提出了简易加工梯恩梯的方法,解决铸装梯恩梯在深水中利用普通爆破器材可靠起爆的问题,对一些特殊的爆破施工具有一定的参考价值。     

熔黑梯炸药凝固过程的数值模拟与实验验证

为了解浇铸炸药的凝固过程,采用有限元法对熔黑梯炸药凝固过程中的温度场进行了模拟,并对凝固过程中可能产生的缩孔进行了预测.结果表明,熔黑梯炸药凝固过程中内外温差较大,中心位置附近的温度变化曲线在75 ℃左右存在拐点,在药柱中间位置将出现缩孔和缩松.另外还采用热电偶对熔黑梯炸药凝固过程中的温度变化进行了测试,采用工业CT对固化后的熔黑梯药柱内部质量进行了检测,并将数值模拟结果和实验测试结果进行了对比,结果表明有限元方法可以对熔黑梯炸药凝固过程进行有效模拟.     

大长径比小口径战斗部熔铸装药工艺研究

针对大长径比小口径战斗部熔铸装药容易出现缩孔的问题,开展装药工艺研究。采用大长径比的圆筒对大长径比小口径战斗部进行等效,提出一种自下而上顺序凝固的熔铸装药工艺方法,并进行仿真计算及装填验证。验证结果表明,该方法能够有效避免装药内部出现缩孔。     

成型工艺对2,4-二硝基苯甲醚基熔铸炸药装药质量的影响

为了提高2,4-二硝基苯甲醚（DNAN）基熔铸炸药的装药质量,采用压力浇铸与真空浇铸成型工艺,研究其对DNAN基熔铸炸药温度场、缩孔疏松、相对密度及抗拉强度的影响规律。结果表明：压力浇铸使DNAN基熔铸炸药凝固时间缩短,药柱内部缩孔疏松及气孔减少;当成型压力达到0.8 MPa时,DNAN/奥克托今（HMX）炸药相对密度和抗拉强度分别提高了6.4%、9.9%,药柱无裂纹;DNAN/黑索今（RDX）炸药的相对密度提高了2.7%,但抗拉强度降低了40.8%,同时药柱存在裂纹。真空浇铸对DNAN基熔铸炸药凝固过程温度场无影响,使药柱内部缩孔疏松及气孔减少;当真空度达到0.08 MPa时,DNAN/RDX炸药的相对密度及抗拉强度分别提高了2.0%、14.3%,药柱无裂纹。因此,为了获得高质量的熔铸炸药,DNAN/HMX炸药可采用压力浇铸;DNAN/RDX炸药可采用真空浇铸。     

3Cr2W8V模具导柱漏液失效分析

针对压铸锌合金生产中多频次出现导柱漏液问题进行失效解剖分析,采用化学分析法、金相分析法对导柱材质、显微组织及微观缺陷形貌进行甄别。结果表明:导柱材质存在疏松、缩孔、未轧制焊合、轧制不均、夹杂物、偏析、线状缺陷问题,其中组织中线状缺陷、夹杂物周围疏松、缩孔是导致导柱失效漏液的主要原因。     

DNAN 基熔铸炸药成型过程数值仿真

为模拟DNAN 基熔铸炸药成型过程,采用结构网格计算流场和温度场、非结构网格计算应力场的方法,得到DNAN 基熔铸炸药冷却凝固时清晰的固液界面以及合理的缩孔缩松及热应力分布。通过对比研究,在一定模具和装药尺寸条件下,提出减少DNAN 基熔铸炸药装药缩孔缩松、降低热应力极值以及缩短凝固时间的优化方案,方案为模具上表面保温1 h,模具下表面30 益恒温水浴。     

发动机缸盖低压铸造数值仿真技术

本文研究了低压铸造充型凝固仿真的数学模型及其求解条件,建立了缩孔缩缺陷预测的物理数学模型,并成功地应用于发动机缸盖的低压铸造仿真,与实际取得了一致的效果。     

铝合金电磁低压铸造CAD/CAE技术

研究铝合金电磁低压铸造CAD] CAE技术;通过研究电磁充型压力的确定方法、加压规范设计技术、低压铸造条件下的充型速度初始条件及缩孔缩松预测方法等建立CAD/CAE模型,并进行电磁泵低压铸造过程模拟计算;研究表明在低压铸造过程中可以通过控制电极电流实现压力的精确控制,考虑压力条件下的缩孔缩松预测模拟更准确;电磁泵低压铸造充型平稳,压力控制准确,是高质量铝铸件生产先进铸造工艺方法。     

顺序凝固工艺参数对熔铸装药影响的模拟研究

顺序凝固工艺在熔铸装药中具有较大的应用需要。为探讨顺序凝固工艺参数对装药的影响,研究基于移动边界的建模方法,选用梯恩梯/黑索今(TNT/RDX,33.8/65)炸药,建立了模具入水顺序凝固过程模型,模拟研究了入水速度(0.15,0.20,0.25 mm·s^-1)、水浴温度(30,40,50℃)、模具预热温度(60,70,80℃)3个主要参数对凝固过程温度场以及缩孔缺陷的影响,并基于这3个参数设计了三因素正交试验,对模拟所得缩孔体积以及其均值和极差进行了研究,得到了最优的工艺参数：模具入水速度为0.15 mm·s^-1,水温50℃,模具预热温度60℃。模拟结果显示,入水速度对装药质量影响最大,其次是水浴温度和模具预热温度。相较于试验方案(模具入水速度为0.15 mm·s^-1,水温50℃,模具预热温度70℃),正交设计的模拟优选方案可将缩孔体积减少74%,表明了相互匹配的工艺参数是提高装药质量的有效方法。     

DNAN炸药凝固过程的实验与数值模拟

为了解2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)的凝固过程,用布拉格(Bragg)光栅对其凝固过程的中心轴线温度场进行了测试。考虑了液相自然对流的微观现象。用控制容积法计算了DNAN凝固过程的温度场、流场和相界面位置。用临界固相率和补缩距离结合法预测了缩孔编松的生成。结果表明,DNAN在96℃附近出现温度滞后现象,中心部位最明显。前期液相自然对流的最大速度可达10-3量级(m·s-1),其作用为传质和加速凝固进程。无冒口补缩条件下,DNAN凝固过程中相界面呈"V"字型向顶部迁移、收缩,凝固后中心轴线上有连续的缩孔分布,中心处的最大孔隙率为0.38。     

梯恩梯新精制法的研究

目前,军用梯恩梯在生产过程中必须精制才能符合质量标准。国外采用的精制方法有亚硫酸钠法和硝酸法。硝酸法本身虽不产生红水污染,但工艺设备复杂,投资大,产生的TNT油仍需用亚硫酸钠处理,产生少量红水。美国自第一次世界大战以来,生产的梯恩梯几乎全部采用亚硫酸钠法精制。但亚硫酸钠法有着严重的缺点:第一,亚硫酸钠是梯恩梯强反应剂,会与α-TNT反应造成成品的损失,最多可达8％。第二,在精制过程中伴随的副反应产生两种付产物,即六硝基联苄和甲基五硝基二苯基甲烷。雷德福陆军弹药厂的试验证明:这两种副产物促使梯恩梯装药药柱发生裂纹和缩孔。第三,     

非 TNT 基高固含量熔铸炸药致密成型工艺研究

为提高炸药的高能量和安全性能,对非 TNT 基高固含量熔铸炸药致密成型工艺进行研究。运用 ANSYS 软件建立熔铸炸药自然冷却温度场,构建装药壳体实体和有限元模型,对装药疵病的产生与防止进行分析。根据“组 分体积形状尺寸匹配准则”,运用振动、抽真空、保温冷却等工艺措施,实现高固含量熔铸炸药高致密成型。研究 结果表明：该工艺使装药内部致密均匀,无气孔、缩孔、裂纹等疵病,可实现高固含量熔铸炸药高致密成型。     

铸造成型局部加压补缩控制系统设计和应用实例

在现有铸造技术的基础上采用局部延时加压补缩工艺,即对进入铸造模具型腔内的接近模具热节处的液态或半固态金属在完全凝固之前,局部施加较高的机械压力,使铸件热节处的周围尽量形成补缩通道,以提高凝固过程中补缩效果,然后凝固成型,完成整个铸造过程。该工艺可有效提高铸件热节处金属组织致密度和性能,克服现有铸造技术在铸件制造中厚大部位易产生缩孔和缩松缺陷的关键问题,并可以在铸件工艺设计中省略或部分省略冒口设置,提高了金属材料的利用率。     

FG沙滩车气缸盖低压铸件的质量改进

FG沙滩车气缸盖组合铸件生产初期．经常出现浇不足、缩孔、缩松、散热片变形等铸造缺陷．通过在生产中采取一系列工艺改进措施．上述铸造缺陷大为减少甚至消失，铸件良品率大幅度提高。