H-Process浇注系统设计及数值模拟

为实现水平控制浇注逐件充填型腔,设计了一套带浇口盆的浇注系统,其阻流截面在直浇道出口处,直浇道直径30 mm,立方体储井棱长85 mm,内浇口位于储井底部靠近前壁处,A内∶A横∶A直=(1～6)∶(3.5～4.0)∶1,并利用FLOW-3D软件对其中的金属液流动进行了模拟.结果表明,对铸钢而言,当浇注压头为60～200mm时,金属液逐件充型,整串铸型的浇注条件基本一致,U形横浇道具有较好的集渣作用.     

ZL204A靴座铸件凝固成形工艺研究

以某ZL204A靴座铸件为研究对象,结合OM、SEM、拉伸性能试验机与FEM数值仿真计算,测试了其凝固成形工艺。结果表明,采用开放式充型凝固成形工艺,直浇道、横浇道、内浇道截面比为1∶5.8∶10,设置合理的冒口,借助FEM仿真计算优化,实现了顺序凝固。铸态平均晶粒尺寸约为84μm,T6态的平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为472 MPa、370 MPa与8.4%,断裂机制以韧窝断裂为主,附带部分沿晶断裂。     

运用均衡凝固技术解决12 000 kW发电机组D56型汽轮机缸体缺陷

12 000 kW发电机组D56型汽轮机缸体分为上下两半,配对加工,上半重5.7 t,下半重10.5 t,材质为HT250,最大轮廓尺寸为2 800 mm×2 200 mm×2 500 mm,内腔结构复杂,主要壁厚30 mm,最大壁厚140 mm,树脂砂造型。为了稳定生产合格铸件,基于均衡凝固技术,运用大孔出流理论设计了底注、先开放后封闭式浇注系统和溢流耳冒口工艺,浇道比为A直∶A横∶A内=1.2∶1.4∶1.0,4-φ180 mm溢流耳冒口,冒口颈为30 mm×180 mm,通过采取冷铁激冷、补浇冒口和其它配套措施,形成了上高下低的有利于补缩的温度场分布,较好地解决了顶部厚大法兰盘处的缩孔、缩松、夹渣、夹砂等缺陷。首批生产20余件,经加工后全部合格。     

5A06铝合金复杂盒形件等温锻造工艺研究

针对5A06铝合金复杂盒型件,利用有限元分析软件Deform,确定了先预成形后终成形的等温锻造成形工艺方案。并通过逆向补偿方法设计了预成形及终成形模具。在20 MN锻压机上,先将铝合金板材预锻成预制坯,然后再等温终锻。等温锻造工艺中,模具温度为(450±10)℃,5A06铝合金预制坯温度为(465±10)℃,成形时最大挤压力为14000 k N。等温锻造试验表明;Deform有限元分析对等温锻造成形工艺研究具有较强的指导意义,采用先预成形后终锻成形工艺能大大提高锻件成形质量;此外,5A06铝合金等温锻造盒型件相较于机械加工盒型件,抗拉强度Rm提高到350 MPa,伸长率A提高到25%。     

半固态A356压铸件充型与凝固过程的数值模拟

利用ProCAST软件对A356合金半固态压铸件下壳体进行耦合数值模拟。结果表明,在模具温度为220℃,充型温度为590℃、压射速度为5m/s时,半固态浆料充型平稳,温度场分布均匀,减少了缩孔、缩松等缺陷,为A356合金半固态压铸成形工艺的制定和优化提供了依据。采用此工艺参数,生产出合格铸件。在该件上所需部位可以钻螺纹孔,与其他零件装配使用。通过试验,验证了数值模拟优化工艺参数的合理性。     

A356合金半固态充型过程的数值模拟

利用ANSYS有限元软件分别对A356合金轮毂压铸件在不同充型温度、压射速度条件下,半固态浆料的流动及其传热现象进行了耦合数值模拟。通过模拟结果的分析,考察了充型温度及压射速度对充型过程中半固态浆料流动及温度分布的影响,发现当充型温度为590℃、压射速度为5m/s时,半固态浆料充型效果最理想,有利于获得组织致密的成形件,为A356合金半固态压铸成形工艺的制定和优化提供了依据。通过试验,对数值模拟所获得的工艺参数进行了验证。     

一种复合硬化改性无机粘结剂制备工艺的研究

以水玻璃为粘结剂主要成分,并通过加热芯盒、吹热空气、添加粉状促硬剂的复合硬化工艺制备砂芯,具体工艺为:芯盒温度为175℃,热空气温度为120℃,吹气时间为40 s。以试样的抗拉强度、溃散性为考核指标,采用氢氧化钾、焦磷酸钠、硅烷、A剂对粘结剂进行了复合改性,取得了良好的效果。通过正交试验优化了各组分的比例,即:水玻璃:氢氧化钾∶A剂∶焦磷酸钠∶硅烷=1 000∶45∶8∶4∶2。制备的粘结剂粘度为80 m Pa·s,模数为2.33,密度为1.45 g·cm~(-3)。在粘结剂加入量2%,促硬剂0.6%的情况下,制备的砂芯热强度为0.65 MPa,常温强度为2.51 MPa,24 h强度为1.95 MPa。芯砂流动性良好、发气量低、溃散性好,综合工艺性能优良,适合于大批量小芯的生产制备。     

工艺参数对304薄钢板激光焊接变形的影响

为了获得工艺参数对0.4 mm厚304不锈钢薄板激光焊接变形的影响规律,利用Nd∶YAG脉冲激光焊接系统对不锈钢板进行对接焊试验,采用单因素试验法分析离焦量、脉宽、电流和焊接速度对薄板焊接形貌和变形的影响,在单因素试验基础上进行四因素三水平的多因素正交试验,利用极差分析确定出各工艺参数对焊接变形影响的主次顺序以及最优工艺参数组合。结果表明,该薄钢板激光焊接的工艺参数范围较窄,其有效范围是离焦量-3～-1 mm、脉宽2.2～2.4 ms、电流170～175 A和扫描速度300～400 mm/min;各工艺参数对该板激光焊接变形影响的显著顺序是离焦量焊接速度脉宽电流,最优工艺参数是离焦量-3mm、电流172.5 A、脉宽2.2 ms、扫描速度300 mm/min;以最优工艺参数进行激光焊接,最大纵向变形量和横向角变形量分别为3.3132 mm和0.1123 mm。     

低压半固态铸造A356铝合金轮毂成形工艺的模拟与缺陷分析

利用ADSTEFAN 2012软件模拟了低压半固态铸造A356铝合金轮毂的充型和凝固情况,并结合模拟结果成形轮毂。对成形轮毂进行缺陷分析以验证模拟结果,得出合适的低压半固态铸造铝合金轮毂成形工艺。结果表明:低压半固态铸造A356铝合金轮毂成形的最佳铝液温度为610℃,模具温度为400℃,有利于保证充型的完整和顺序凝固。     

半固态A356铝合金固相率和形状因子对充型能力的影响

制备了半固态A356铝合金熔体,在自主设计的阿基米德螺旋线试验模具中挤压成形,利用螺旋线试样研究了充型能力。通过控制制备工艺参数得到不同的固相率和形状因子,研究了不同的固相率和形状因子对流变充型能力的影响。结果表明,在相同的工艺参数条件下,固相率变化对半固态铝合金熔体流变充型能力的影响大于形状因子的变化影响。流变充型能力随着固相率的增加而显著减小,随着形状因子的减小而增大。     

硼铸铁汽缸套A型石墨生成及白口消除

采用离心铸造工艺生产基体组织呈A型石墨均匀分布的硼铸铁汽缸套存在一定的困难且容易产生白口。介绍应用一些特殊的铸造工艺方法可以生成A型石墨并能有效地消除汽缸套的白口组织。     

基于仿真的A356合金充型凝固与微观组织研究

基于ProCAST软件,对A356铝合金铸件的充型、凝固过程及微观组织的演变进行模拟预测,以建立合理的铸造工艺参数,提高模拟的准确度与可靠性,进而指导产品的工业化生产。实验结果表明:充型、凝固及微观组织的模拟结果均与实验结果相吻合。利用ProCAST的CAFE模块,通过建立合理的体形核密度及过冷度可以实现对A356铝合金细化前后的晶粒度预测。     

用人工神经网络优化Ni-纳米TiN复合镀层的超声-电沉积工艺

在正交实验的基础上,运用人工神经网络优化超声-电沉积工艺制备Ni-纳米TiN复合镀层.并利用扫描探针显微镜(SPM)对复合镀层的表面形貌进行观察.结果表明,运用人工神经网络优化的最佳工艺条件为:纳米TIN粒子的浓度7.5 g/L、电流密度5A/dm2、脉冲电流占空比3∶2、表面活性剂浓度80 mg/L、超声功率250 W.采用该工艺条件制备的Ni-纳米TiN复合镀层结构细密,晶粒较小,平均粒径约为80 nm,其表面粗糙度Rms可达到14.6 nm.     

氩弧重熔对D型石墨铸铁表面耐磨性的影响

D型石墨铸铁因其良好的性能,广泛应用于汽车缸体、缸套、凸轮轴、模具等零部件,在其使用过程中,通常需要具有良好的表面耐磨性。进行了不同重熔电流的D型石墨铸铁氩弧重熔强化工艺对比。利用显微硬度计、磨损实验机测试了表面硬度和磨损现象;利用金相显微镜、扫描电镜分析了重熔电流对重熔层组织与磨损形貌的影响。结果表明:D型石墨铸铁经氩弧重熔后可获得硬度高、耐磨性好的表面强化层;重熔区组织主要有树枝状(M+A')+低温莱氏体(M+A+碳化物);在一定工艺参数范围内,重熔电流90 A、重熔速度3.5 mm/s、气流量在10 L/min时,其耐磨性能达到最佳;D型石墨铸铁氩弧重熔表面的摩擦磨损机制以磨粒磨损为主。     

飞轮铸件覆砂铁型铸造数值模拟研究

采用覆砂铁型铸造生产球铁飞轮铸件,利用MAGMAsoft软件对其充型过程进行了模拟,并对可能出现缩松缺陷的位置进行了预测.浇注试验显示,只有A方案在补缩判据中所预测缺陷位置出现缺陷回波;而B方案为最佳方案.研究结果表明:(1)飞轮类铸件的覆砂铁型铸造可以采取无冒口工艺,利用铸件在凝固过程中的自补缩作用,可以很好地解决缩孔、缩松问题,提高铸件工艺出品率;(2)合理布置内浇道有助于改善温度场分布;通过飞轮铸件热节形状、大小及分布的模拟计算,可为覆砂铁型铸造工艺设计提供直观可靠的依据.     

双酚 A 型酚醛树脂改性双氰胺固化环氧树脂行为的研究

目的得到一种低温快速固化的潜伏性双氰胺固化剂。方法利用红外光谱对合成的新型双酚A型酚醛树脂改性双氰胺潜伏性固化剂的结构进行表征,研究双氰胺和酚醛不同配比对固化漆膜性能的影响,采用示差扫描量热(DSC)分析研究改性后固化剂的活性、用量及固化温度。结果双氰胺和酚醛较好的摩尔比为0.6∶1,改性固化剂的最佳用量为30%(相对环氧树脂的质量分数),改性后的恒温固化温度为127℃。结论该配方合成的双酚A型酚醛树脂改性双氰胺固化剂具有最好的综合性能。     

半固态A356合金微观组织特征对充型能力的影响

采用电磁搅拌法制备了具有不同微观组织特征的半固态A356合金浆料,用图像分析软件对浇注前浆料金相试样的初生相微观组织特征进行了测定,利用间接挤压铸造方法铸造阿基米德螺旋线试样,以挤压成形后的螺旋线试样长度衡量充型能力,通过多元回归,建立了半固态A356合金初生相微观组织特征与充型长度之间的数学表达式。结果表明:半固态浆料充型能力不仅与初生相微观组织特征参数有关,微观组织特征参数的交互作用对充型能力的影响也较大。利用该表达式可以对半固态浆料充型能力进行预测,进而指导半固态浆料制备参数设计、间接挤压铸造工艺设计和缺陷预测。     

低压铸造ZL205A樑铸件缩松、气孔缺陷的消除

ZL205A樑铸件采用树脂砂低压铸造工艺生产,利用ProCAST软件,对铸件充型、凝固过程进行数值模拟,从温度场和凝固过程等方面分析缩松、气孔缺陷形成原因。采取增加内浇道尺寸、调整浇注系统结构等工艺措施进行工艺优化。结合模拟结果并经实际生产验证,最终消除了铸件缩松缺陷,降低了气孔发生率,得到了品质优良的铸件。     

拉伸比对2A16铝合金板材双向拉伸性能的影响

为获取2A16铝合金板料在复杂加载条件下的材料性能,设计了一种臂上开缝、中心带槽的十字形试样并开展双向拉伸试验,研究了2A16铝合金板材在双向加载时的材料力学性能.建立有限元分析模型,基于ABAQUS软件对十字形试样的双向拉伸过程进行数值模拟.同时,利用板材双向拉伸试验机在X、Y两轴拉伸比分别为3∶3、3∶2、3∶1、...     

感应加热辅助原位合成Ti3SiC2连接SiC陶瓷

采用感应加热的方式引燃Ti-Si-C(摩尔比3∶1∶2)及Ti-Si-C-Al(摩尔比3∶1∶2∶0.1)体系的自蔓延燃烧反应并实现了SiC陶瓷间的连接. 通过对不同工艺参数下生成产物中Ti3SiC2相的相对含量的分析,初步优选出最佳工艺参数为50 A感应电流下加热、30 A感应电流下保温30 min以及1 MPa的连接压力,得到的SiC/TSC/SiC和SiC/TSC-Al/SiC接头平均抗剪强度分别为32.9和66.8 MPa. 微观结构和成分分析的结果表明,SiC/TSC/SiC及SiC/TSC-Al/SiC接头处均显示出良好的界面结合,无明显气孔或裂纹等缺陷.XRD的物相分析结果表明,SiC/TSC-Al/SiC接头的中间层产物中主要含有Ti3SiC2相及少量TiC和Ti-Si的化合物;而SiC/TSC/SiC接头则主要以TiC为主,这就导致了前者的平均抗剪强度超过了后者的两倍.