《铸造》杂志

  201708期

面向2030的中国铸造技术新材料·新工艺专题综述熔模铸造消失模铸造计算机应用铸造设备试验研究应用技术标准化
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  • 面向2030的中国铸造技术
    GX4CrNi13-4铸钢非金属夹杂物的消除及其对性能的影响
    吴铁明1, 2,徐 阳2,任朝阳1,张 伟1,陈湘茹2,翟启杰2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铸造技术路线图:普通砂型铸造装备与检测技术
    李大勇 马旭梁 王录才 刘小龙 许云东 阴世河 宋 强 陈巧华 陈红兵 张友献 张培根 吴 剑 吴殿杰 邱 壑 侯若仙
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    新材料·新工艺
    我国天然气化铁技术的发展与建议
    钱 立1,张 明2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    熔炼工艺对C-Cr-Ni-Mo-Co系新型不锈钢夹杂物类型与元素偏析的影响
    朱梦赟1, 2,丁恒敏1,刘振宝2,梁剑雄2,胡家齐2,金国忠1, 2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    选区激光烧结用覆膜锆砂的制备及其SLS成形工艺研究
    梁小文1,王德清2,徐志锋1,赵开发1,聂明明1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    振动频率对Mg2Si/再生356-1.5Fe铝基复合材料组织和性能的影响
    吴桃泉,杜 军,黄正阳,李文芳
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    3D打印用聚乳酸复合材料的研究
    李天才
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    专题综述
    铝合金石膏型精铸呛火预防措施
    王狂飞1,李 早1,周志杰2,张锦志2,吕三雷2,刘宝忠1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    熔模铸造
    消失模铸造用涂料高温性能测试方法
    曹 晨1,焦凤菊1,2,王 政1,张杰琼1,徐少华1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    消失模铸造
    基于瞬态压强分布的重力铸造缩孔定量预测技术及应用
    凌 云1,周建新1,南 海2,殷亚军1,计效园1,沈 旭1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    计算机应用
    一种用于砂芯托盘的精确定位装置
    刘玲玲1,王雪梅1,李保强2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铸造设备
    稀土对Al-2.5Mg合金组织和性能的影响
    潘琰峰
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    试验研究
    ZL205A上臂铸件低压充型工艺设计
    樊振中1, 2,阮 磊3,杨天杰4,孙 刚1, 2,王胜强1, 2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铸造用石英砂在砂库中流动性的研究
    刘彦磊,于雪峰,刘 斌
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    球磨机衬板压条失效损伤分析
    郑志斌1,2,李 惠1,2,龙 骏1,3,郑开宏1,2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    高碳当量灰铸铁低周疲劳行为研究
    王笃雄1,郑志伟1,顾晓文2,肖伟祥2,陈荣发1,赵玉宝2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    四氟丙烯-N2气氛对纯镁熔炼保护行为的研究
    曾一文1,付彭怀2,戴柏凡3,张 超3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    重载对不同工艺Al-Si-Mg-Cu合金摩擦磨损性能的影响
    刘光磊,刘乔丹,甄亚辉,马 丽,胡万飞,司乃潮
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    Na变质处理对Al-10.5Si合金共晶硅尺寸及性能的影响
    李 龙,薛喜丽,周德敬
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    应用技术
    行业标准《铸造用低氨覆膜砂》解读
    熊 鹰1, 2,王丽峰1, 2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    行业标准《铸造用低氨覆膜砂》解读
    熊 鹰1, 2,王丽峰1, 2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    连接段铸件铸造工艺改进
    修 坤,马 林,夏光艳
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    快速铸造技术在球铁曲轴试制中的应用
    许海铎1,3,王云飞1,2,王世杰1,冯志明1,2,邵星海1,3,吕乐华1,3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    快速铸造技术在球铁曲轴试制中的应用
    许海铎1,3,王云飞1,2,王世杰1,冯志明1,2,邵星海1,3,吕乐华1,3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    标准化
    行业标准《有色合金铸造用无机粘结剂覆膜湿态砂》解读
    罗维松1,2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
  • 面向2030的中国铸造技术
    GX4CrNi13-4铸钢非金属夹杂物的消除及其对性能的影响
    吴铁明1, 2,徐 阳2,任朝阳1,张 伟1,陈湘茹2,翟启杰2
    研究了非金属夹杂物对核电机组用铸钢GX4CrNi13-4材料冲击性能的影响。扫描电镜(SEM)观察和能谱分析(EDS)结果表明:GX4CrNi13-4铸钢中主要夹杂物为角状不规则的Al2O3和硫化物,其中单个Al2O3夹杂物的尺寸在5~20 μm,数量较多。Al2O3夹杂物与硫化物形成复合夹杂并且聚集生长,分布范围为100 μm左右。通过真空脱气、减少含铝脱氧剂的使用和脱渣处理,有效改善了铸件的夹杂物水平,使钢中Al2O3夹杂物数量下降,尺寸减小为5 μm 左右,GX4CrNi13-4铸钢冲击韧性由23.67 J/cm2提高到128.33 J/cm2,超出国家标准,为实现第三代AP1000 MW核电汽轮机大型核心铸钢件的国产化奠定了坚实的基础。
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    铸造技术路线图:普通砂型铸造装备与检测技术
    李大勇 马旭梁 王录才 刘小龙 许云东 阴世河 宋 强 陈巧华 陈红兵 张友献 张培根 吴 剑 吴殿杰 邱 壑 侯若仙
    第一节 概 述  铸造装备与检测技术是指普通砂型铸造生产过程中所涉及的熔炼、造型、制芯、混砂、浇注、清理、检测等主要设备和技术。  铸造行业作为制造业及机械工业的重要组成部分,在国民经济和社会发展中占有举足轻重的地位。铸造装备是铸造工业的基础,也是铸造工业发展的重要前提条件。中国是铸造大国,但不是铸造强国。目前,我国铸造业装备总体水平不高,大型企业铸造装备主要靠进口,中等及以下规模铸造企业铸造装备水平普遍偏低,绝大部分铸造车间的熔炼、浇注、造型、制芯、清理等自动化程度和关键生产参数在线检测水平与现代化铸造生产标准相距甚远,转型升级任务十分艰巨[1]。“中国制造2025”规划的制定与实施,为铸造行业及铸造装备转型升级和创新发展提供了难得的发展机遇[2]。以满足智能化、网络化铸造生产需求为目标,科学制定铸造装备中长期(2016—2030)发展规划,对于快速提升中国铸造行业总体水平,助推制造强国建设具有重要意义。
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    新材料·新工艺
    我国天然气化铁技术的发展与建议
    钱 立1,张 明2
    回顾了自2008年以来我国天然气化铁炉、天然气冲天炉、附加天然气冲天炉、纯氧天然气回转化铁炉的技术发展,分析了发展过程中存在的问题,对我国今后天然气化铁技术的发展提出了一些建议。
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    熔炼工艺对C-Cr-Ni-Mo-Co系新型不锈钢夹杂物类型与元素偏析的影响
    朱梦赟1, 2,丁恒敏1,刘振宝2,梁剑雄2,胡家齐2,金国忠1, 2
    分别采用真空感应炉(VIM)和真空感应+电渣重熔+真空自耗(VIM+ESR+VAR)的熔炼方法制备了一种新型高强度不锈钢,并通过Aspex Explorer、电子探针、扫描电镜等手段对钢中夹杂物及偏析程度进行了研究。结果表明,VIM工艺熔炼的铸锭中夹杂物以Al2O3、Cl盐类为主,尺寸在0~20 μm,并含有少量Al-Mg尖晶石与硫化物;VIM+ESR+VAR工艺熔炼的铸锭中夹杂物种类与前者相近,但其尺寸明显小于前者,尺寸为0~10 μm,铸锭中并未发现Cl盐类夹杂物。两种工艺熔炼的铸锭中枝晶偏析规律较相似,Mo、Cr元素在枝晶间偏析,C元素在枝晶干偏析,VIM+ESR+VAR相对VIM工艺能够较好地改善铸锭的元素偏析程度。
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    选区激光烧结用覆膜锆砂的制备及其SLS成形工艺研究
    梁小文1,王德清2,徐志锋1,赵开发1,聂明明1
    采用冷、热法制备了覆膜锆砂,并进行了选区激光烧结成形工艺研究,着重探讨了单层扫描面积和激光功率对SLS覆膜锆砂砂型抗拉强度的影响。结果表明:在树脂含量相等条件下,相对于冷法,热法制备的覆膜锆砂的SLS成形砂型抗拉强度明显更高;单层扫描面积对覆膜锆砂砂型抗拉强度影响显著,随着扫描面积的增大,在同样烧结参数下,其成形初强度由0.27 MPa迅速下降到0.04 MPa;而激光功率是决定覆膜锆砂砂型抗拉强度的关键因素,115/170目覆膜锆砂粘结剂含量为2%的条件下,扫描面积约1 900 mm2,合适的激光功率为35 W,成功制备覆膜锆砂砂型,并浇注出轮廓清晰、表面光亮的钛合金铸件。
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    振动频率对Mg2Si/再生356-1.5Fe铝基复合材料组织和性能的影响
    吴桃泉,杜 军,黄正阳,李文芳
    利用振动铸造法制备了15%Mg2Si/356-1.5Fe再生铝基复合材料,主要考察了振动频率对其组织和拉伸强度的影响。结果表明:在复合材料凝固过程中施加机械振动可使粗大的共晶硅相破碎;随着振动频率的增加,富Fe相和Mg2Si颗粒相平均尺寸不断减小,当振动频率为200 Hz时,富Fe相平均长度和Mg2Si相平均直径较未振动时分别减小约34%和20%。复合材料的抗拉强度和伸长率随着振动频率的增加显著提高,振动频率从0增加到200 Hz时,复合材料抗拉强度和伸长率较未振动时均提高约65%。
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    3D打印用聚乳酸复合材料的研究
    李天才
    通过正交试验研究了滑石粉、复合聚合物弹性体、甘油和钛酸酯偶联剂的加入量对聚乳酸复合材料的熔融指数、断裂伸长率、拉伸强度及冲击强度的影响,从而得到了3D打印用聚乳酸复合材料的最佳配方。应用实例表明:该聚乳酸复合材料性能优异,环保无毒,打印流畅,打印成品表面光洁,尺寸稳定,不易收缩,很好地解决了打印产品的翘曲、开裂、粘结性差等问题。
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    专题综述
    铝合金石膏型精铸呛火预防措施
    王狂飞1,李 早1,周志杰2,张锦志2,吕三雷2,刘宝忠1
    通过对铝合金石膏型精铸过程呛火问题进行分析。结果表明,由于在焙烧期间降温吸潮,石膏型在浇注过程中很容易发生呛火,致使铸件产生严重皮下气孔、氧化夹杂等缺陷。通过对焙烧炉外部结构进行改进,确保降温阶段炉膛与外界隔离以防止外部湿气进入,从而使石膏型浇注时呛火次数明显减少。
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    熔模铸造
    消失模铸造用涂料高温性能测试方法
    曹 晨1,焦凤菊1,2,王 政1,张杰琼1,徐少华1
    介绍了一种消失模铸造用涂料高温性能的测试方法,详细描述了测试原理,试样制作,试验条件选定和测试方法,并对多种品牌的消失模涂料进行了高温性能的测试。结果表明,该方法能够模拟浇注现场状态,准确地测定消失模铸造涂料的高温传输特性、高温透气性、高温强度等主要性能指标,数据重现性好,可靠性高,测试结果与浇注试验结果吻合很好,对实际生产具有指导意义。
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    消失模铸造
    基于瞬态压强分布的重力铸造缩孔定量预测技术及应用
    凌 云1,周建新1,南 海2,殷亚军1,计效园1,沈 旭1
    提出了基于瞬态压强分布的重力铸造缩孔定量预测技术,该技术不仅计算整个模拟区域的温度场,同时也计算金属液区域的瞬态压强场。通过金属液压强与孤立液相区边界判据的临界压强对比来区分各孤立液相区的范围。在各孤立液相区内独立形成缩孔,最终预测出缩孔的位置、大小和形状。设计并浇注了U形试验件,采用该技术开发的华铸CAE(InteCAST)对U形试验件凝固过程的温度场、压强场进行模拟分析和缩孔预测,缩孔预测结果与实验结果吻合较好。该研究显示,明冒口相比暗冒口具有更好的补缩能力,铸造工艺中优先使用明冒口会得到更好的补缩效果。并对某箱盖铸件的铸造工艺进行模拟分析,准确地预测了铸件中的缩孔。
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    计算机应用
    一种用于砂芯托盘的精确定位装置
    刘玲玲1,王雪梅1,李保强2
    针对铸造厂砂芯自动化生产线上机器人上料和下料工位放置砂芯的托盘需要精确定位的问题,介绍一种用于托盘精确定位的四面夹紧机构,包括定位和夹紧装置、气动控制装置;变频输送辊道对砂芯托盘进行初次粗定位,四面夹紧机构实现精确定位。现场运行表明,该系统能满足托盘的定位精度要求,避免了由于托盘定位不准可能造成机器人夹具损坏砂芯的问题。
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铸造设备
    稀土对Al-2.5Mg合金组织和性能的影响
    潘琰峰
    分析了不同稀土含量对Al-2.5Mg合金微观组织和板材拉伸性能的影响。试验结果表明,稀土对Al-2.5Mg合金具有细化晶粒作用,而且添加量不同,细化能力有所不同;稀土的加入可有效提高铝合金的抗拉强度和伸长率。稀土含量在0.3%时,稀土对Al-2.5Mg合金的细化能力和强度、伸长率作用效果更好;添加过量的稀土形成粗大的针状化合物,对材料性能不利。
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    试验研究
    ZL205A上臂铸件低压充型工艺设计
    樊振中1, 2,阮 磊3,杨天杰4,孙 刚1, 2,王胜强1, 2
    ZL205A属于高强韧铝铜系合金材料,经T6处理后可作为中等载荷承力部件用于航空航天等军工装备领域。文中针对ZL205A上臂铸件设计了四种不同的低压充型凝固成形工艺,选用1:1.8:4.4浇道截面比低压充型浇注系统,结合20 mm/s与40 mm/s的升液与充型速度、25 kPa与30 kPa的升液与充型压力,实现了ZL205A上臂铸件自下而上的平稳充型与自上而下的顺序凝固。T6态本体剖切试样的平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为484 MPa、354.5 MPa与6.9%,经时效热处理后大量Al2Cu与Al6Mn沉淀强化相沿晶界均匀弥散析出,T6态断口以韧窝断裂为主,附带一定数量的沿晶断裂带。
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铸造用石英砂在砂库中流动性的研究
    刘彦磊,于雪峰,刘 斌
    根据砂库实际结构,按1∶30比例制作了试验模型。通过将砂粒染成不同的颜色,研究了石英砂在流出砂库过程中的流动特性。将砂子的40目和50目染上颜色,与未染色的其他目数混合,研究了砂库加砂时的砂子分布。通过设置不同的加砂位置、不同的流砂管数量,研究了不同时期流出砂库石英砂的粒度分布情况。结果表明,砂子流出不是遵循“先进先出”原则,而是底部→中部→上部→中部→底部;在加砂过程中粗砂都流向了加入口的远端,细砂靠近加入口;砂库下方的斜向导出槽会影响石英砂在模型内流动状态,加剧砂库中砂子的偏析;采用中心加砂,16根管出砂对降低砂子粒度偏析现象有利。
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    球磨机衬板压条失效损伤分析
    郑志斌1,2,李 惠1,2,龙 骏1,3,郑开宏1,2
    针对磷肥生产过程中使用的风扫球磨机衬板压条的失效损伤行为进行研究。采用体视显微镜、光学显微镜、扫描电镜、能谱仪及显微硬度仪等分析了失效衬板压条服役后的宏观、微观损伤形貌,结合成分、组织特点、显微硬度测试及冲击性能测试,讨论了该材料在磷矿石风扫球磨过程中的损伤失效机理。结果表明:该衬板压条材料在磷矿石球磨过程中受到明显的冲击、磨损及高温氧化腐蚀等作用。脆性断裂、高温氧化、腐蚀坑和磨损剥落坑是衬板压条损伤的主要形式,冲击-氧化腐蚀-磨损的交互作用是导致衬板失效的主要原因。
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    高碳当量灰铸铁低周疲劳行为研究
    王笃雄1,郑志伟1,顾晓文2,肖伟祥2,陈荣发1,赵玉宝2
    研究了高碳当量灰铸铁的常温低周疲劳行为。恒应变幅疲劳试验表明:高碳当量灰铸铁的循环断裂次数较小,且随应变幅增加而减小。疲劳断口分析表明:疲劳裂纹萌生于试样表面、铸造缺陷和片状石墨尖端处,且沿石墨片扩展,其疲劳断裂方式为沿晶脆断;高碳当量灰铸铁组织中片状石墨较多,对基体造成切割作用,促进裂纹扩展,加速疲劳断裂进程。
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    四氟丙烯-N2气氛对纯镁熔炼保护行为的研究
    曾一文1,付彭怀2,戴柏凡3,张 超3
    研究了低温室效应的四氟丙烯-N2气氛对纯镁的保护效果。结果表明:以氮气为载气时,四氟丙烯能很好地保护镁熔体,在不同熔炼温度下,其所需的最低保护气体浓度为0.05%~0.48%。气体保护效果随着保护气体浓度的增加、熔炼温度的降低而变好。采用SEM、EDS和XRD等分析手段对表面氧化膜进行检测分析可知,氧化膜呈波浪起伏状,没有微裂纹和孔洞,由Mg、F和O三种元素组成,其主要物相为MgF2和MgO。
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    重载对不同工艺Al-Si-Mg-Cu合金摩擦磨损性能的影响
    刘光磊,刘乔丹,甄亚辉,马 丽,胡万飞,司乃潮
    研究了不同工艺Al-Si-Mg-Cu合金的组织、力学性能及其重载工况下的摩擦磨损性能。结果表明:微合金化、细化变质处理、热处理及其复合工艺对Al-Si-Mg-Cu合金的组织和力学性能具有显著影响。通过细晶强化、固溶强化、时效强化方式使合金的力学性能显著提升,其微观组织更均匀。重载工况对Al-Si-Mg-Cu合金的耐磨性提出更高的要求。对于复合工艺制备的高强度Al-Si-Mg-Cu合金,摩擦面表层Si相破碎以吸收部分重载压力产生的能量,受塑性流变应力作用均匀分布于摩擦面表层,间接提高合金的表面硬度,改善润滑条件,使摩擦面长时间处于磨粒磨损或轻微粘着磨损机制状态,有助于改善合金的摩擦磨损性能。
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    Na变质处理对Al-10.5Si合金共晶硅尺寸及性能的影响
    李 龙,薛喜丽,周德敬
    通过Na盐变质处理得到3种不同共晶Si尺寸的4045合金,钠盐加入量分别为0、0.6%、0.9%,对应的共晶Si平均尺寸分别是26 μm、13 μm、3 μm。通过拉伸试验、毛刺分切试验等研究共晶Si与4045合金组织及性能之间的关系。结果表明,变质后4045中共晶Si尺寸明显减小,0.9%Na变质后共晶Si尺寸从未变质的26 μm减小到3 μm,屈服强度从75 MPa升到81 MPa,伸长率从7.7%提高到11.0%,但共晶硅尺寸减小使得材料分切后微毛刺的高度增加。
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    应用技术
    行业标准《铸造用低氨覆膜砂》解读
    熊 鹰1, 2,王丽峰1, 2
    伴随着我国铸造行业的发展以及国家环保政策的实施,对铸造企业的环保要求越来越严,环保型造型材料低氨覆膜砂也就应势而出,其代替普通覆膜砂在环保排放方面具有非常好的优越性。但现有的铸造用覆膜砂标准没有关于环保性指标的检测和控制方法,各个厂家各自研究测试方法,其可靠性存在很大问题,失去了市场的公平公正性,造成市场混乱。低氨覆膜砂标准的制定规范了低氨覆膜砂的检测,为低氨覆膜砂生产企业实现标准化,规模化生产提供了有力的技术支撑。
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    行业标准《铸造用低氨覆膜砂》解读
    熊 鹰1, 2,王丽峰1, 2
    伴随着我国铸造行业的发展以及国家环保政策的实施,对铸造企业的环保要求越来越严,环保型造型材料低氨覆膜砂也就应势而出,其代替普通覆膜砂在环保排放方面具有非常好的优越性。但现有的铸造用覆膜砂标准没有关于环保性指标的检测和控制方法,各个厂家各自研究测试方法,其可靠性存在很大问题,失去了市场的公平公正性,造成市场混乱。低氨覆膜砂标准的制定规范了低氨覆膜砂的检测,为低氨覆膜砂生产企业实现标准化,规模化生产提供了有力的技术支撑。
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    连接段铸件铸造工艺改进
    修 坤,马 林,夏光艳
    连接段铸件外形尺寸较大, 壁厚较厚,铸造成形工艺难度较大。对连接段铸件试制生产过程中出现的渣眼、砂眼等铸造缺陷进行分析,并对铸造工艺进行了优化改进。通过改进浇注系统及溢流解决了渣眼问题,通过芯头定位消除了砂眼缺陷,生产出合格铸件。
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    快速铸造技术在球铁曲轴试制中的应用
    许海铎1,3,王云飞1,2,王世杰1,冯志明1,2,邵星海1,3,吕乐华1,3
    采用快速铸造和模拟仿真手段,通过对铸造工艺、分模工艺、加工工艺进行设计,试制出高强度、高伸长率球铁曲轴。结果表明:与传统铸造工艺相比,采用快速铸造技术试制球铁曲轴可降低试制成本,缩短曲轴试制周期,且试制完成的铸态球铁曲轴表面质量好,内部无缩松缩孔等铸造缺陷,组织和力学性能达到QT800-3的要求。
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    快速铸造技术在球铁曲轴试制中的应用
    许海铎1,3,王云飞1,2,王世杰1,冯志明1,2,邵星海1,3,吕乐华1,3
    采用快速铸造和模拟仿真手段,通过对铸造工艺、分模工艺、加工工艺进行设计,试制出高强度、高伸长率球铁曲轴。结果表明:与传统铸造工艺相比,采用快速铸造技术试制球铁曲轴可降低试制成本,缩短曲轴试制周期,且试制完成的铸态球铁曲轴表面质量好,内部无缩松缩孔等铸造缺陷,组织和力学性能达到QT800-3的要求。
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    标准化
    行业标准《有色合金铸造用无机粘结剂覆膜湿态砂》解读
    罗维松1,2
    有色合金铸造用无机粘结剂覆膜湿态砂价格低廉,原料易得,耐高温,溃散性好,在砂芯的生产与浇注过程中不产生有毒有害气体,对改善环境污染有很大的促进作用。针对2017年10月1日即将实施的JB/T 13082—2017《有色合金铸造用无机粘结剂覆膜湿态砂》行业标准,详细解读了该标准的主要内容,包括无机覆膜湿态砂的流动性、抗弯强度、抗拉强度、发气量、吸湿性和残留强度等技术指标;检测方法和实际应用中的技术关键点。
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