《铸造》杂志

  202007期

试验研究铸钢•铸铁有色合金造型材料工艺技术
期刊基本信息

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主编:曲学良

副主编:刘冬梅

广告发行:王巧智、曹秀梅

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邮编:110022

  • 试验研究
    铸造试棒形状对K417G镍基高温合金组织及持久性能的影响
    胡颖涛1 ,荀淑玲2 ,王道红3,4,谢 君2 ,舒德龙2 ,侯桂臣2 ,于金江2 ,周亦胄2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    钛铬对低合金赤泥铁组织和性能的影响
    康鹤译1 ,罗超庆1,3,谢君豪1 ,汤宏群1,2,曾建民1,2,阙凡超1 ,黄 静1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    大型复杂V型系列柴油机机体的共性特征研究
    鲁晨光1 ,任良敏1 ,高 超1 ,杨 刚2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    热处理保温时间对(TiC+TiB)/TA10复合材料组织特征的影响
    尚尔峰,史 昆,王云霞,王志明,曲赫威
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铸钢•铸铁
    铸造低碳马氏体不锈钢中奥氏体含量的X射线衍射定量分析
    熊云龙 王增睿 赵 岭 等
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    百吨级球墨铸铁核乏燃料容器铸造工艺研究与优化
    李克锐,张亮亮,卫东海,曾艺成,李增利,陈 昭,李 桐
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    基于数值模拟的铸钢冷却壁防熔穿工艺研究
    陈佳伟,龚小龙,樊自田,蒋文明
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铸钢侧架铸造工艺设计及优化
    骆宏文1 ,旷丹锋2 ,张文昌1 ,徐道兵1 ,何氢玲2 ,陈祖华2 ,刘 涛2 ,龙 威1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    有色合金
    镁合金轮毂的铸造工艺与组织性能
    陈月凤1 ,陈玉师2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    纳米ZnO颗粒对过共晶Al-20Si合金组织和性能的影响
    顾伟璐1 ,陆从相1 ,孙 瑜2 ,周鹏飞1,2,3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    Mg对压铸Al-8Ce合金组织和性能的影响
    权北北,李德江,曾小勤,徐犟鹍
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    造型材料
    有机硅树脂粘结Al2O3粉制备陶瓷型芯
    蒲发源1 ,张 阳1 ,杨志彬1 ,冯 浩1 ,贾文锐1 ,吴 晨1 ,余建波2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    不同固化剂加入量对自硬呋喃树脂砂性能的影响
    彭 倩,陈晓龙,田 超,陈振江
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    工艺技术
    定向导向器叶片熔模铸造工艺研究
    杨 武 林时波 钟 倩
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    ZG0Cr14Ni5Mo2Cu不锈钢铸件热校正工艺研究
    刘松良1 ,蔡 森2 ,王漪琼2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铝硅合金减速器壳体砂型铸造工艺设计
    何若虚
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    机床工作台铸造工艺设计及优化
    李 彬1 ,蔡良福2 ,张光政3 ,曾 明1 ,廖慧敏1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铝锭模具失效分析及对策
    陈 心,王丽阁,王恩泽
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    地铁用球墨铸铁齿轮箱体铸造工艺设计
    叶海定1 ,张显旺2 ,刘 端1
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  • 试验研究
    铸造试棒形状对K417G镍基高温合金组织及持久性能的影响
    胡颖涛1 ,荀淑玲2 ,王道红3,4,谢 君2 ,舒德龙2 ,侯桂臣2 ,于金江2 ,周亦胄2
    通过对不同形状的K417G合金铸造试棒(锥形、R5、R30)进行OM、SEM组织形貌观 察,760 ℃/645 MPa试样持久性能测试以及断裂组织分析,研究了铸棒形状对K417G合金组织 及持久性能的影响。结果表明,锥形铸棒芯部为等轴晶,边缘为柱状晶,而R5和R30铸造试 棒内部均由等轴晶构成。锥形铸棒枝晶间区域内的碳化物及共晶组织尺寸较大,合金内部疏 松数量较多。裂纹在枝晶间及晶界处的碳化物内及共晶边缘处萌生,并沿枝晶间或晶界横向 扩展,形成宏观裂纹是合金的主要断裂机制之一。另一方面,合金内部的疏松相互连接也可 形成裂纹,加速合金持久断裂,是合金的另一主要断裂机制。其中,锥形铸棒中碳化物、共 晶组织及疏松数量较多,被认为是其持久寿命较低的主要原因。
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    钛铬对低合金赤泥铁组织和性能的影响
    康鹤译1 ,罗超庆1,3,谢君豪1 ,汤宏群1,2,曾建民1,2,阙凡超1 ,黄 静1
    以广西平果赤泥直接还原经脱氧精炼得到的赤泥铁为对象,研究添加少量Cr、Ti元素 对赤泥铁微观组织、硬度和耐腐蚀性能的影响。结果表明:添加Cr、Ti元素不会改变赤泥铁 的显微组织,组织依旧由石墨+莱氏体组成,但石墨的形态和分布会改变。Cr、Ti单独添加或 复合添加均会降低赤泥铁的耐腐蚀性能,但较低含量的Cr合金元素辅以少量Ti合金元素能使 赤泥铁合金的硬度显著提高。
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    大型复杂V型系列柴油机机体的共性特征研究
    鲁晨光1 ,任良敏1 ,高 超1 ,杨 刚2
    为了使整体铸造的铸造工艺规则在系列柴油机机体的铸造工艺设计和规模化生产中具 有指导性、普适性和通用性,以V12型俄罗斯机体、V16型美国机体、V20型德国机体为对 象,系统研究了上述三种大型复杂V型系列柴油机机体的共性特征。研究发现,三种机体在 功能特性、材料特性及结构特性等方面均具有共同特征;三种机体的材料共性、功能共性、 关键区一致性、关键模数相似性、孤立热节相似性等众多共性特征,使得V型系列柴油机机 体主要缺陷的类型和产生位置大致相同。这也决定了机体生产的铸造工艺思路和工艺原则趋 同,并由此制定了整体铸造V型系列柴油机机体的铸造工艺规则。且基于该规则实现了大型 复杂V型系列柴油机机体的高品质规模化生产。 为了使整体铸造的铸造工艺规则在系列柴油机机体的铸造工艺设计和规模化生产中具 有指导性、普适性和通用性,以V12型俄罗斯机体、V16型美国机体、V20型德国机体为对 象,系统研究了上述三种大型复杂V型系列柴油机机体的共性特征。研究发现,三种机体在 功能特性、材料特性及结构特性等方面均具有共同特征;三种机体的材料共性、功能共性、 关键区一致性、关键模数相似性、孤立热节相似性等众多共性特征,使得V型系列柴油机机 体主要缺陷的类型和产生位置大致相同。这也决定了机体生产的铸造工艺思路和工艺原则趋 同,并由此制定了整体铸造V型系列柴油机机体的铸造工艺规则。且基于该规则实现了大型 复杂V型系列柴油机机体的高品质规模化生产。
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    热处理保温时间对(TiC+TiB)/TA10复合材料组织特征的影响
    尚尔峰,史 昆,王云霞,王志明,曲赫威
    采用粉末冶金与熔铸相结合的原位自生技术制备了(TiC+TiB)/TA10复合材料,研究了 热处理保温时间对材料组织特征变化的影响。结果表明,复合材料在铸态和热处理状态下显 微组织均由Ti基体、TiC和TiB增强相组成,且增强相在基体中分布较均匀。随着热处理保温 时间的延长,铸态显微组织中呈枝晶状和条状的TiC增强相持续出现溶断现象,枝晶状和条状 的TiC逐渐粒化;TiB出现碎化,碎化呈先增加后减弱的趋势;TiC内C含量逐渐增加,TiC内 部产生Ti析出相,析出相的数量和尺寸逐渐增加。增强相产生的变化源于C、B和Ti原子的扩 散和溶解机制。
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    铸钢•铸铁
    铸造低碳马氏体不锈钢中奥氏体含量的X射线衍射定量分析
    熊云龙 王增睿 赵 岭 等
    晶粒细小的逆变奥氏体是铸造低碳马氏体不锈钢中的常见组织,其含量与钢的力学性 能密切相关。晶粒的择优取向导致α-γ双相组织中奥氏体体积分数现有的计算方法误差较 大。在现有的研究基础上,通过引入取向几率密度,提出了一种简易的、用于具有明显择优 取向α-γ双相组织的奥氏体体积分数计算方法,同时补充了Cu靶对应强度因子的计算。通 过在ZG0Cr13Ni5Mo水轮机导叶铸件中进行取样测试,其X射线衍射图谱中可标定出α相的 {110}、{200}和{211}衍射峰和γ相的{111}衍射峰。按照本方法计算得到的奥氏体体积分数 为0.56%;利用传统计算方法得到的体积分数为0和1.91%;EBSD测试结果表明γ相具有{111} 择优取向,含量约为0.4%。对比结果表明,本研究提出的计算方法具有较高可信度。
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    百吨级球墨铸铁核乏燃料容器铸造工艺研究与优化
    李克锐,张亮亮,卫东海,曾艺成,李增利,陈 昭,李 桐
    介绍了球墨铸铁核乏燃料容器的国内外研究现状及容器铸件的制造技术要求,从铸造 工艺、化学成分、原材料及熔炼处理、加强冷却条件等方面介绍了百吨级球墨铸铁核乏燃料 容器的研究与实验进展。对百吨级球墨铸铁核乏燃料容器在不同铸造工艺下的凝固过程进行 数值模拟分析,设计了45°模拟试块并实际测量了试块凝固过程中的温度场,解剖了模拟试 块并测试其组织与性能。结果表明:在试验条件下,45°试块的凝固时间为3.42 h,其心部 的常温力学性能均符合要求,-40 ℃冲击性能达到5.4 J/cm 2 以上,满足容器铸件本体的指标要 求,为百吨级球墨铸铁核乏燃料容器的生产研制提供了试验数据支持。
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    基于数值模拟的铸钢冷却壁防熔穿工艺研究
    陈佳伟,龚小龙,樊自田,蒋文明
    基于铸造模拟仿真软件,对比研究了铸钢冷却壁充型凝固过程中有无防熔穿工艺的冷 却水管温度场变化,并通过实际浇注验证了冷却水管填充固体冷却材料防熔穿的可行性。 结果表明:冷却水管填充固体冷却材料,可使冷却水管的受热温度由1 504.1 ℃降低至 1 492.4 ℃,低于冷却水管液相线温度,确保冷却水管不会发生熔穿。实际浇注完成后对冷却 壁剖开检测,发现冷却水管内部无熔穿,冷却水管与冷却壁基体的界面结合处除少量的杂质 外,已形成较好的冶金熔合。
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    铸钢侧架铸造工艺设计及优化
    骆宏文1 ,旷丹锋2 ,张文昌1 ,徐道兵1 ,何氢玲2 ,陈祖华2 ,刘 涛2 ,龙 威1
    原铸造工艺生产的侧架铸件存在缩孔和缩松等缺陷。利用华铸CAE模拟软件,对铸造 工艺进行优化。实际生产的验证表明,优化后铸件的成品率由87%提高到了88%。
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    有色合金
    镁合金轮毂的铸造工艺与组织性能
    陈月凤1 ,陈玉师2
    分别采用金属型铸造、常规挤压铸造和流变挤压铸造法制备了轮毂用Mg-2.9Nd- 0.18Zn-0.35Zr镁合金,对比分析了三种不同铸造工艺下铸态和T6态镁合金的显微组织和力学 性能,探讨了镁合金的强化机理。结果表明,金属型铸造合金的组织为α-Mg和以鱼骨状形 式存在于晶界处的Mg 12 Nd共晶相,平均α-Mg相尺寸约51 μm,常规挤压铸造和流变挤压铸 造合金的α-Mg相尺寸和Mg 12 Nd相相似,但是后者的α-Mg相更加细小;三种铸造工艺下镁 合金的主要物相都为α-Mg和Mg 12 Nd,金属型铸造合金中α-Mg的晶格常数要比常规挤压铸 造和流变挤压铸造的小。三种铸造工艺下T6态镁合金基体中都析出了细小短棒状β′相,且 T6态常规挤压铸造和流变挤压铸造镁合金中β′相的尺寸相对金属型铸造更大,而T6态流变 挤压铸造镁合金中还发现了细小盘状β″相。铸态和T6态镁合金的抗拉强度和屈服强度为: 流变挤压铸造>常规挤压铸造>金属型铸造;T6态常规挤压铸造和流变挤压铸造相对金属型铸 造镁合金的强度提高主要来自细晶强化和析出强化,且流变挤压铸造的细晶强化和析出强化 效果要优于常规挤压铸造。
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    纳米ZnO颗粒对过共晶Al-20Si合金组织和性能的影响
    顾伟璐1 ,陆从相1 ,孙 瑜2 ,周鹏飞1,2,3
    为研究Al-Si合金凝固过程中纳米颗粒如何影响Si相形貌,在Al-20Si半固态区间加入 0.5wt.%ZnO纳米颗粒并机械搅拌,铸态Al-20Si-0.5ZnO复合材料的强度和伸长率显著提高。 其中,伸长率提高5倍左右。金相及SEM组织显示初晶和共晶Si都得到了细化。初晶Si由星状 转变为多面体状或块状,且其边缘及凹角更加圆整,共晶Si的宽度也更加细小。研究结果表 明,ZnO加入后与熔融铝液发生还原反应生成Al 2 O 3 ,同时细化了初晶Si和共晶Si,从而显著 提高了合金的伸长率。
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    Mg对压铸Al-8Ce合金组织和性能的影响
    权北北,李德江,曾小勤,徐犟鹍
    采用扫描电子显微镜、X射线衍射、透射电子显微镜和激光热导仪等分析测试手段, 研究了Mg对压铸Al-8Ce合金微观组织、力学性能和导热性能的影响。结果表明,合金主要由 α-Al初生相和Al-Al 11 Ce 3 共晶相组成,Mg在合金中以固溶态存在,没有含Mg的第二相生成, 且Mg元素的添加对合金微观组织无明显影响。压铸Al-8Ce-xMg合金的屈服强度和抗拉强度 随着合金中Mg含量的增加而增加,而合金的伸长率和热导率则随着合金中Mg含量的增加而 降低。试验结果表明,压铸Al-8Ce-0.50Mg合金展现出更加优异的综合性能,其屈服强度为 112.8 MPa,抗拉强度为225.0 MPa,伸长率为10.3%,热导率为153.7 W/(m·K)。
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    造型材料
    有机硅树脂粘结Al2O3粉制备陶瓷型芯
    蒲发源1 ,张 阳1 ,杨志彬1 ,冯 浩1 ,贾文锐1 ,吴 晨1 ,余建波2
    以球形Al 2 O 3 颗粒为基体、液态有机硅树脂为粘结剂,通过干压法制备Al 2 O 3 陶瓷型 芯,考察有机硅树脂加入量对焙烧后陶瓷型芯微观组织形貌、物相组成、显气孔率、线性 收缩率、体积密度以及抗弯强度的影响。结果表明,1 500 ℃烧结温度下,有机硅树脂浓度 为0.5wt%时,其均匀分布在球形Al 2 O 3 颗粒周围,此时陶瓷型芯显气孔率为39%、体积密度 2.4 g/cm 3 、线性收缩率0.7%及抗弯强度35.9 MPa,在硅树脂考察范围内抗弯强度达。
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    不同固化剂加入量对自硬呋喃树脂砂性能的影响
    彭 倩,陈晓龙,田 超,陈振江
    研究了固化剂加入量对自硬呋喃树脂砂可用时间、脱模时间、发气量、24 h抗拉强 度、含水量等性能指标的影响,得出了各参数随固化剂加入量变化的曲线图。综合考虑各参 数对型砂性能的影响,实际生产中固化剂适宜加入量为40%~60%。
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    工艺技术
    定向导向器叶片熔模铸造工艺研究
    杨 武 林时波 钟 倩
    通过对导向器叶片的陶瓷型芯制造工艺、型壳制造工艺、铸件的熔注工艺等进行了系 统研究,确定了定向凝固技术在复杂结构、空心、无余量导向器叶片上应用的工艺规范,消 除了导向器叶片定向凝固过程中截面突变区裂纹及大缘板疏松缺陷,解决了复杂内腔结构叶 片偏、漏、断芯问题。 通过对导向器叶片的陶瓷型芯制造工艺、型壳制造工艺、铸件的熔注工艺等进行了系 统研究,确定了定向凝固技术在复杂结构、空心、无余量导向器叶片上应用的工艺规范,消 除了导向器叶片定向凝固过程中截面突变区裂纹及大缘板疏松缺陷,解决了复杂内腔结构叶 片偏、漏、断芯问题。
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    ZG0Cr14Ni5Mo2Cu不锈钢铸件热校正工艺研究
    刘松良1 ,蔡 森2 ,王漪琼2
    ZG0Cr14Ni5Mo2Cu不锈钢铸件在铸造、热处理及加工等过程中极易产生变形,且因铸 件结构限制、合金强度较高等因素影响,ZG0Cr14Ni5Mo2Cu不锈钢铸件冷态校正难度极大。 本试验通过对比ZG0Cr14Ni5Mo2Cu不锈钢铸件在不同高温条件下校正效果及性能变化,开展 不锈钢铸件加热校正工艺研究。研究表明,ZG0Cr14Ni5Mo2Cu不锈钢铸件热校正温度不应低 于650 ℃,且不应高于850 ℃,在此温度区间进行热校正不影响铸件力学性能。 ZG0Cr14Ni5Mo2Cu不锈钢铸件在铸造、热处理及加工等过程中极易产生变形,且因铸 件结构限制、合金强度较高等因素影响,ZG0Cr14Ni5Mo2Cu不锈钢铸件冷态校正难度极大。 本试验通过对比ZG0Cr14Ni5Mo2Cu不锈钢铸件在不同高温条件下校正效果及性能变化,开展 不锈钢铸件加热校正工艺研究。研究表明,ZG0Cr14Ni5Mo2Cu不锈钢铸件热校正温度不应低 于650 ℃,且不应高于850 ℃,在此温度区间进行热校正不影响铸件力学性能。
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    铝硅合金减速器壳体砂型铸造工艺设计
    何若虚
    某减速器壳体材质为铝硅合金ZAlSi7Mg0.3,根据其结构特征,采用冷芯盒砂型铸造工 艺。在浇注系统确定之后,通过使用AnyCasting模拟软件分析了铸件的充型和凝固过程,发 现铸件充型过程平稳,但中部型腔与通孔位置处有缩孔缩松缺陷产生。通过加入冷铁消除了 铸件缺陷,得到一套合理可行性较高的铸造工艺方案。
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    机床工作台铸造工艺设计及优化
    李 彬1 ,蔡良福2 ,张光政3 ,曾 明1 ,廖慧敏1
    机床工作台材质为HT300,其内腔多、结构复杂。最初选择大平面朝下及整体上箱的 铸造工艺,采用组芯造型和底注封闭式浇注系统。利用ProCAST软件验证了该铸造工艺的可 行性,并预测了铸件产生缺陷的部位。根据预测的结果,增加了冒口和冷铁,优化了工艺方 案,最终消除了缩孔和缩松缺陷,得到工艺方案。 机床工作台材质为HT300,其内腔多、结构复杂。最初选择大平面朝下及整体上箱的 铸造工艺,采用组芯造型和底注封闭式浇注系统。利用ProCAST软件验证了该铸造工艺的可 行性,并预测了铸件产生缺陷的部位。根据预测的结果,增加了冒口和冷铁,优化了工艺方 案,最终消除了缩孔和缩松缺陷,得到工艺方案。
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    铝锭模具失效分析及对策
    陈 心,王丽阁,王恩泽
    某企业铝锭模具在使用过程中因表面龟裂、冲刷腐蚀坑和局部大裂纹而报废。通过金 相检验、扫描电镜及能谱等手段对模具失效原因进行分析。结果表明:模具表面存在氧化脱 碳现象,导致屈服强度与硬度下降,由此形成的热疲劳损伤与金属液冲刷腐蚀是造成模具失 效的主要原因。根据失效特征,给出了相应的对策及措施。 某企业铝锭模具在使用过程中因表面龟裂、冲刷腐蚀坑和局部大裂纹而报废。通过金 相检验、扫描电镜及能谱等手段对模具失效原因进行分析。结果表明:模具表面存在氧化脱 碳现象,导致屈服强度与硬度下降,由此形成的热疲劳损伤与金属液冲刷腐蚀是造成模具失 效的主要原因。根据失效特征,给出了相应的对策及措施。
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    地铁用球墨铸铁齿轮箱体铸造工艺设计
    叶海定1 ,张显旺2 ,刘 端1
    介绍了地铁用球铁齿轮箱体的铸造工艺设计。该结构类型齿轮箱体壁薄,形状复杂, 尺寸要求较高,在生产过程中易产生变形、夹砂、气孔等铸造缺陷。针对箱体试制过程中出 现的各类铸造缺陷,采用流场分析及凝固模拟分析,通过优化工艺消除箱体的铸造缺陷,保 证产品的质量及尺寸要求。
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