铸造工艺对K424合金涡轮组织和性能的影响

研究了不同铸造工艺对K424合金涡轮铸件组织和性能的影响,实验结果表明:浇注温度和模壳温度越高,铸件晶粒越大,越容易在靠近浇口部位产生缩孔缺陷;反之,晶粒越小,组织越均匀,铸件成型和补缩越困难,内部显微疏松越严重,力学性能波动越大;通过采用一定的强化控制凝固冷却措施,有利于涡轮铸件轮盘部位的凝固补缩.当模壳温度为950℃、浇注温度为1470℃,并采用适当的强化控制凝固冷却措施时,K424合金涡轮铸件获得较理想的显微组织、优良的综合力学性能.     

钛合金阀体件“一模多件”铸造工艺优化设计

目的 对钛合金阀体件“一模多件”铸造工艺进行优化研究,达到降低成本、保证铸件产品质量的目的。方法 以ZTA2钛合金阀体件为研究对象,基于零件壁厚范围较宽的结构特点、零件的技术要求与生产实际现状,结合经验分析及数值模拟仿真技术进行铸造工艺设计。结果 确定分型面和浇冒口的设计,在热节点及孤立液相区域设置补缩冒口,通过数值模拟对铸件模拟结果的缩孔缩松情况进行分析,优化冒口的设计,增加补缩通道,最终确定合理的“一模多件”开放式浇注系统。对于“一模多件”铸造工艺,通过合理设计浇注系统,可以有效保证浇注过程中各层铸件的平稳浇注。浇注系统宜采用开放式的浇注系统,直浇道、横浇道、内浇口的截面积比例为1∶2∶4。结论 采用机加工石墨型铸造,在真空凝壳炉完成熔炼,在浇注温度为1 770 ℃、模壳预热温度为200 ℃的情况下,采用重力浇注的形式在真空凝壳炉中铸造生产出钛合金阀体件,所获得的铸件无铸造缺陷,其成分和力学性能均满足质量要求。研究结果表明,在铸造过程中使用数值模拟技术可以优化铸造工艺设计,缩短产品试制周期,大大提高生产效率。     

柴油机铝合金活塞铸造工艺数值模拟研究

目的优化柴油机铝合金活塞的砂型重力铸造工艺。方法采用MAGMASOFT铸造仿真软件对ZL109铝合金活塞铸造工艺进行了仿真预测,分析了铸件充型凝固过程的速度场和温度场,并预测了缩孔、缩松等铸造缺陷,在此基础上优化了浇注系统和铸造工艺参数。结果铸件充型过程中内浇道金属液流速最高,液面沿铸件外壁平稳上升,整体充型过程平稳有序,铸件整体温度分布为从下到上依次降低;凝固过程铸件自下而上顺序凝固,但冒口部分凝固速度过快,导致铸件顶部和右上部出现缩松、缩孔缺陷;通过增设冒口、降低浇注速度等工艺措施后,实现了铸件的顺序凝固,补缩效果明显,铸件可能发生缩孔、缩松缺陷的位置已由顶部转至顶冒口和侧冒口等区域。结论利用铸造仿真软件预测铸件工艺上的缺陷,对铸造工艺进行优化及改进,能有效预防铸件缺陷的产生,提高铸件的工艺出品率,降低生产成本。     

基于计算机模拟的支架铸钢件铸造工艺设计及优化

目的对ZG270-500铸钢支架的铸造工艺进行优化设计,以达到工艺简单、成本低、操作简便、质量良好等要求。方法使用三维CAD软件和铸造模拟软件对相应铸造工艺方案进行了三维建模和铸造过程的模拟。针对工艺初始浇注系统设计了正放、倒放,底注式、阶梯式共4种不同组合的浇注方案。在对充型温度场进行模拟后,选择了倒放阶梯式与正放底注式浇注系统进行后续模拟。在对凝固进行模拟后,最终选择了正放底注式的方案并进行后续优化。在设计补缩系统时,通过多次调整冒口的位置与尺寸,以及冷铁的位置、尺寸与形状,达到工艺优化的效果。结果 4种初始方案中,倒放阶梯式浇注系统有利于顺序凝固,正放底注式浇注系统较为经济环保。凝固过程中,正放底注式浇注系统的疏松疏孔液相孤立区存在于铸件顶部,有利于补缩。初始补缩系统有效补缩了顶面两孔中心缺陷,优化后可使顶板和肋板的连接处,凝固最晚区域的缺陷大为改善。结论模拟表明,最终方案可基本消除铸件中的缺陷,保证铸件的质量与良好的工艺性。     

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。     

基于数值模拟的大型复杂灰铁铸件工艺设计

为防止某大型复杂铸件产生缩孔缺陷并降低铸造成本,采用数值模拟方法对其铸造工艺参数进行定量化设计.应用Pro CAST软件对铸件进行凝固分析,通过提取凝固结果中的各参数(温度场、固相温度的密度、焓变化等)对模数进行求解,定量得到铸件的高模数分布区域,而后通过分析模数分布区域并结合均衡凝固理论设计了冒口、冷铁与浇注系统,运用Pro CAST软件对铸件的充型及凝固过程进行模拟.研究表明:该大型铸件应采用底注式浇注系统为宜,对铸件中部与底部模数达到2.5 cm的热节处采用冷铁和铬铁矿砂处理热节,对铸件顶部模数达到2.5 cm的部位采用飞边冒口进行补缩;提取凝固模拟结果中热节处的平均模数和金属液体积,即可对冒口尺寸进行定量化设计;通过观察模拟结果中浇口杯金属液水平高度的变化,可得出浇注系统进行液态补缩的时段.     

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.     

铝合金汽车转向节精密铸造工艺研究

目的 对某铝合金汽车转向节的精密铸造工艺进行设计与优化研究,以得到合格的铝合金汽车转向节的精密铸造工艺方案。方法 结合铝合金转向节铸件的结构特征、铸件材料特性和铸造经验,在转向节铸件主体部和鹅颈部各开设一个内浇口,设计了铝合金转向节初始浇注方案;通过在初始工艺方案中铸件缺陷较严重的区域设置补缩冒口、在铸件顶部增设排气道等措施给出了铝合金汽车转向节的优化浇注方案,基于ProCAST软件建立了铝合金转向节精密铸造2种浇注方案的有限元模型,对铝合金转向节精密铸造的充型过程、凝固过程及缩孔缩松特性进行了数值模拟与分析。结果 铝合金转向节铸件初始浇注方案的充型过程相对稳定流畅,铸件在凝固过程中有孤立液相区的形成,完全凝固后铸件中间部位存在大面积缩松缩孔缺陷;优化浇注方案能够控制金属液的流动、充型顺序及凝固特性,铸件的整个凝固过程基本呈中间对称分布,最后凝固区域位于补缩冒口内部,最大缩孔缩松率控制在2%以下。结论 优化浇注方案的设计合理且有效,能够有效地消除铝合金转向节铸件的缺陷。     

ZL205A热壳精密铸造工艺研究

ZL2 0 5A合金以其优良的综合力学性能在航空航天工业中得到广泛的应用 ,但ZL2 0 5A合金的铸造工艺性能较差 ,一般适用于带冷铁的砂型铸造 ,在热壳精密铸造生产铸件时 ,对浇注工艺的要求很高 ,否则很容易出现疏松、缩松、气泡、表面缩陷等铸造缺陷 ,导致铸件质量和力学性能不合格 .本研究结合ZL2 0 5A的铸造性能特点 ,进行了ZL2 0 5A合金的热壳精密铸造研究 ,总结了浇注工艺参数和加压凝固工艺对ZL2 0 5A热壳精密铸件质量的影响 .     

上倾倒框铸铝件铸造工艺设计及模拟优化

目的 消除ZL114A铝合金上倾倒框铸件的铸造缺陷,获得优质铸件,对该铸件的铸造工艺进行优化设计。方法 使用Unigraphics NX软件进行三维建模,利用ADSTEFAN软件对铸造过程进行模拟。对模拟的充型过程、凝固过程及相关缺陷进行分析。结果 将铸件倒放不利于实现铸件顺序凝固,4个顶冒口的补缩效果不理想,故调整了浇注系统的位置及比例、冒口的位置及大小。最终选取了正放底注式的浇注系统,双侧冒口与单个顶冒口的补缩系统,可获得理想的充型及凝固顺序,有望基本消除铸造缺陷。结论 所采用的计算机模拟方法可以为铸造工艺设计及优化提供指导,为尽可能减少铸造缺陷,保证铸件质量和工艺性奠定了良好的技术基础。     

Water modelling of effects of pouring basin and sprue geometry on entrance of air bubbles into mould

Abstract

It has been shown that passing of air through molten metal can have a great contribution to the formation of oxide defects in casting of aluminium alloys. In gravity casting of these alloys, the design of gating system has a considerable effect on the formation of air bubbles and their behaviour afterwards. This paper is aimed to study the effect of pouring basin and sprue design on the quantity of air bubbles entering the mould cavity. In order to do this, water modelling of pouring into several gating systems varying in pouring basin and sprue design was conducted, and quantified results were used to compare the designs in terms of the ability to prevent bubble formation and entrainment. It was concluded that the offset basin with a 1 in. high barrier in bottom is the most efficient design in preventing bubble entrainment.     

发动机缸体缸盖的铸造

对国内外发动机缸体、缸盖铸造生产进行了总结,其材质主要以C(质量分数,下同):3.15%～3.3%,CE:3.95%～4.05%,Si/C:0.6%～0.7%的灰铸铁为主。一般选择冲天炉-有芯工频电炉进行熔炼,孕育剂仍普遍采用75SiFe,立浇底注式浇注系统和保温冒口有利于获得优质缸体、缸盖,冷芯制芯工艺已逐渐取代热芯工艺。通过提高浇注温度、型砂紧实率等措施可减少缸体、缸盖常见缺陷渗漏的出现。     

压铸模温度场与铸件质量关系的研究与应用

运用有限元分析软件ANSYS对薄壁铝合金压铸件的压铸过程进行温度场数值模拟分析,研究了浇注温度、模具预热温度对温度场分布的影响,分析了热应力集中的位置,从而有效控制了铸件因热应力引起的体积收缩,保证了铸件质量及其精度,优化了压铸工艺参数,为压铸模具的热应力分析奠定了基础。     

Effect of the casting process variables on microporosity and mechanical properties in an investment cast aluminium alloy

The casting process variables considered were the shell mould preheat temperature, the pouring temperature and the melt hydrogen content. The paper reports progress on a programme to appraise and optimise the mechanical properties of selected investment castings. The influence of shell preheat temperature, pouring temperature and melt hydrogen content on microporosity and mechanical properties were studied in this paper. Shell preheat temperature and melt hydrogen content are the most important process parameters determining the amount of porosity. All three parameters affect the mechanical properties to varying degrees.     

Effect of the casting process variables on microporosity and mechanical properties in an investment cast aluminium alloy

The casting process variables considered were the shell mould preheat temperature, the pouring temperature and the melt hydrogen content. The paper reports progress on a programme to appraise and optimise the mechanical properties of selected investment castings. The influence of shell preheat temperature, pouring temperature and melt hydrogen content on microporosity and mechanical properties were studied in this paper. Shell preheat temperature and melt hydrogen content are the most important process parameters determining the amount of porosity. All three parameters affect the mechanical properties to varying degrees.     

ZG20SiMn铸钢摇臂壳体铸造过程数值仿真及工艺优化

摇臂壳体是采煤机的重要组成部件,具有多级壁厚、变截面等异形特征。为提高采煤机摇臂壳体铸造质量,解决因铸造工艺不成熟导致的缩松、缩孔等缺陷问题。以MG325型采煤机摇臂壳体为研究对象,设计顶注式和底注式两种铸造工艺方案,采用ProCAST软件探究不同浇注工艺方案下摇臂壳体铸件充型及凝固过程,分析铸件温度场、凝固场及缩松、缩孔铸造缺陷位置。基于Niyama判据和应力场分布对底注式铸造工艺方案进行优化。结果表明:优化后摇臂壳体铸件在凝固冷却过程中保持温度梯度递增,促进铸件实现顺序凝固,铸件缺陷率明显降低且充型效果更佳,缩孔体积仅占摇臂壳体体积的0.004 9%,电机孔薄壁端面应力优化量为38.47%,输出端孔处应力优化量达到91.08%。本文研究成果为采煤机摇臂壳体的铸造工艺提供了理论基础和数据支撑。