《铸造》杂志

  202203期

专家视野专题综述压力铸造铸钢•铸铁有色合金试验研究造型材料工艺技术
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  • 专家视野
    我国铸造用树脂砂工艺的应用现状及展望
    李远才,周建新,殷亚军,万 鹏,计效园,沈 旭,钱学文,彭 昕,祁雨阳
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    专题综述
    光固化3D 打印陶瓷型芯技术的研究进展
    马月婷,尹绍奎,于瑞龙,周英伟
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    压力铸造
    通管压铸模结构方案的分析与设计
    文根保1,熊利军2,袁开波1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    纯电动汽车电机壳体压铸模具设计与实践
    张正来1,龚华炜1,徐庆光1,蔡朝新2,马晓锋2,孙全权2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    发动机下缸体CAE收缩缺陷分析及模具型腔冷却设计
    侯丽彬,刘海影
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    转接座压铸数值模拟与工艺优化
    李峰珠1,吴倩倩2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铸钢•铸铁
    氮气压强对区熔12Cr21Ni5Ti 双相不锈钢包晶转变及性能的影响
    刘 沉1,李再久2,金青林1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    高冲击韧性QT900-6 材料的开发与应用
    丛建臣1,2,倪培相2,邵诗波2,冯梅珍2,戴学忠2,苏新同3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    椭圆水管铸铁冷却壁冷却能力和残余应力研究
    李加林1,刘迎春2,沈 猛2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    有色合金
    高Mg含量对Al-Si-Cu-Mg合金凝固过程和组织演变的影响
    陈安柱1,周鹏飞1,2,陆从相1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    基于元胞自动机模型的铝合金晶粒尺寸预测
    霍 鑫1,豆瑞锋1,2,于 博1,温 治1,2,刘训良1,2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    P 对过共晶A390 合金铸态组织和力学性能的影响
    石为喜,鲁 毅,汤梦超,李佳露,李晓晨,李贵茂
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    氢含量对7075 铝合金组织和性能的影响
    张延荣,史 明,厉 英,陈长科
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    试验研究
    凝固过程微熔池温度场数值模拟及分析
    苏新磊,赵定国,陈 洋,王书桓,孙 鑫,崔小杰
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    原位自生高体积分数钛基复合材料的组织及摩擦磨损性能
    谢嘉琪1,史 昆1,刘时兵1,赵 军1,于 波2,刘鸿羽1,陈 红1,严建强1,曲赫威1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    造型材料
    醇改性动物胶粘结剂及其改性机理
    任玉艳1,王天舒2,马家兴1,刘伟华3,李英民3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    CaCl2 处理CO2 水玻璃旧砂湿法再生污水的研究
    卢记军1,何 伟1,杨 磊1,李 浩2,汪华方1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    工艺技术
    一种医用钛合金铸件熔模铸造工艺设计
    程亚珍,柴自毫,李渤渤,杜延乐
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    QT700-3 球墨铸铁凸轮轴壳型铸造工艺研究
    陈忠士1,邹泽昌1,蓝敏俐1,杨启明2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    新型整体铸钢转向驱动桥壳的研制
    高海燕,于大威,王虎明,马彦伟,党新增,王晓霞,姚 铁,吴宏明,刘跃辉
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
  • 专家视野
    我国铸造用树脂砂工艺的应用现状及展望
    李远才,周建新,殷亚军,万 鹏,计效园,沈 旭,钱学文,彭 昕,祁雨阳
    树脂砂具有生产适应性强、可显著提高铸件表面质量和尺寸精度、旧砂再生性好等诸多优势,在我国应用广泛。分别对造型用呋喃、碱性酚醛和酚脲烷三种自硬树脂砂和制芯用壳芯(型)、热芯盒和三乙胺冷芯盒三种工艺在我国的发展历程、应用现状及展望作了介绍;对树脂砂工艺在应用中的环保问题,提出了可能的解决途径。指出:在无机粘结剂砂工艺性能达不到现有树脂砂工艺水平的情况下,目前树脂砂工艺的应用格局不会变化;基于节约能源、改善工作条件和提高砂芯精度的角度,树脂砂造型和制芯以冷法为主;将绿色化与数值化、智能化相结合,使树脂砂工艺的应用迈向新台阶。
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    专题综述
    光固化3D 打印陶瓷型芯技术的研究进展
    马月婷,尹绍奎,于瑞龙,周英伟
    概述了几种光固化3D打印技术的原理,简要介绍了3D打印制备陶瓷型芯的工艺过程,阐述了国内外研究进展和已经取得的研究成果,并展望了3D打印陶芯型芯未来的发展方向。
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    压力铸造
    通管压铸模结构方案的分析与设计
    文根保1,熊利军2,袁开波1
    通过对通管的结构分析,找出通管结构上存在锥形孔、斜向孔、型槽、凸台障碍体要素。针对结构特点,设计出通管压铸模加工方法的可行性方案。采用一模二腔成形左右通管的高效压铸模加工方法;以点浇口的浇注系统,获得了具有外观要求的通管;采用三模板形式的模架,解决了浇注系统冷凝料与通管分型及脱模的问题;采用油缸和斜导柱滑块抽芯机构,解决了锥形孔和斜向孔的成形与抽芯问题;利用顶杆脱通管的结构和以回程机构来实现通管自动循环加工;压铸模动、中模镶嵌件组合的设计,降低了模具成形加工时的温度,确保了模具的连续高效加工。
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    纯电动汽车电机壳体压铸模具设计与实践
    张正来1,龚华炜1,徐庆光1,蔡朝新2,马晓锋2,孙全权2
    利用3D打印水道和高压冷却相结合的模具冷却系统,实现纯电动汽车电机壳体模具均匀冷却,将传感器和电磁阀与压铸设备控制系统连接,实现模具工作温度智能控制,解决模具粘铝问题,提高铸件内部品质和生产效率。研究结果对类似复杂结构的汽车零部件开发具有参考意义与应用价值。
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    发动机下缸体CAE收缩缺陷分析及模具型腔冷却设计
    侯丽彬,刘海影
    模具温度是影响压铸件成形质量的一个重要因素,为保证压铸模在连续生产过程中保持在合理温度范围,模具型腔的冷却至关重要。在压铸模设计前期采用CAE收缩缺陷分析,确定模具型腔需要重点冷却的部位。基于CAE的分析结果,结合下缸体铸件的结构分析,合理地进行模具型腔部位的冷却系统设计,缩短了模具设计制作周期,提高了压铸生产率,改善了铸件质量。
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    转接座压铸数值模拟与工艺优化
    李峰珠1,吴倩倩2
    根据铸件结构特点设计了两种浇注系统,并采用ProCAST软件进行数值模拟,以充型过程产生卷气含量,凝固过程产生的缩孔缺陷为指标选择一种较优的浇注系统,分析产生缩孔缺陷的原因,并在较优的浇注系统基础上通过在缩孔缺陷位置设置点冷却水管进行工艺优化。结果显示,工艺优化后,铸件无缩孔缺陷产生,满足技术要求,并得到生产验证。
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    铸钢•铸铁
    氮气压强对区熔12Cr21Ni5Ti 双相不锈钢包晶转变及性能的影响
    刘 沉1,李再久2,金青林1
    :采用高压区域熔炼增氮工艺制备了12Cr21Ni5TiN双相不锈钢。研究了高压区熔增氮工艺中的氮气压力对含氮双相不锈钢包晶转变及性能的影响。结果表明,随着氮气压力升高,试样中的氮含量由0升高到0.19wt%,奥氏体体积分数由39.44%升高到69.03%。在包晶转变过程中,随着氮含量的增加,液相(L)转变为奥氏体相(γ)的比率上升,而铁素体相(δ)转变为奥氏体相(γ)的比率下降。区熔增氮能够提高屈服强度、加工硬化指数及耐晶间腐蚀性能。
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    高冲击韧性QT900-6 材料的开发与应用
    丛建臣1,2,倪培相2,邵诗波2,冯梅珍2,戴学忠2,苏新同3
    通过优化球墨铸铁材料微量元素配比,采用SiC基变质剂进行铁液预处理和分段保温热处理的方式,研发出高冲击韧性的QT900-6新型球墨铸铁材料。该材料组织中石墨球数量明显增加,铁素体呈分散的破碎状分布,Si在铁素体中的固溶量减少,珠光体团和片间距明显变小,综合作用提高了材料的韧性。材料抗拉强度达到956 MPa,伸长率达到7.4%,缺口冲击吸收功达到5.2 J,而且仍保留着低塑性材料的可胀断优势。利用该QT900-6材料生产的球墨铸铁胀断连杆具有胀断性好、疲劳强度高、重量一致性好的优点,成本比锻钢连杆低,各项指标能够满足发动机连杆节能、降耗、降成本、高可靠性的要求。
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    椭圆水管铸铁冷却壁冷却能力和残余应力研究
    李加林1,刘迎春2,沈 猛2
    铸体冷却壁是目前最重要的高炉冷却设备,其冷却能力直接关系到高炉的长寿、安全运行。为了提高铸铁冷却壁的性能,从冷却比表面积的角度对椭圆水管的冷却能力进行了分析,并进行了试验验证,还对压制后的椭圆水管进行了残余应力检测。结果表明,在水管截面积不变的条件下,椭圆水管的冷却比表面积比圆形水管的大,并随着椭圆管的椭圆度的增加而增加;椭圆水管冷却壁的冷却能力明显高于圆形水管冷却壁;压制后的椭圆水管的残余应力不会对冷却壁的使用造成不利影响。
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    有色合金
    高Mg含量对Al-Si-Cu-Mg合金凝固过程和组织演变的影响
    陈安柱1,周鹏飞1,2,陆从相1
    为开发新型耐磨合金,利用热力学计算、热分析以及组织分析等手段研究了高Mg(8wt.%~20wt.%)含量对Al-17Si-4.5Cu-xMg合金凝固行为及组织演变的影响。结果表明:Mg含量的增加显著改变了初生Mg2Si的形貌以及凝固行为。ThermoCalc模拟预测合金凝固过程中有6个反应,即形成初生Mg2Si;两个二元共晶反应,形成(Mg2Si+Si)或(Mg2Si+α-Al)相;三元共晶反应形成(Mg2Si+Si+α-Al);以及凝固后期共晶反应形成Q-Al5Mg8Cu2Si6和θ-Al2Cu相。所研究的四种合金中除了有上述相外,还有富Fe相。Mg含量达到17.2wt.%时初生Mg2Si的形貌由多面体状转变为树枝晶状。继续增加Mg的含量,初生Mg2Si形貌不变,但枝干变粗。
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    基于元胞自动机模型的铝合金晶粒尺寸预测
    霍 鑫1,豆瑞锋1,2,于 博1,温 治1,2,刘训良1,2
    铸造过程期望获得细小均匀的等轴晶粒,但晶粒尺寸难以直接测量。因此,建立可靠的数学模型来预测晶粒尺寸是必要的。基于元胞自动机(CA)模型模拟枝晶生长,该模型在基于枝晶生长动力学基础上模拟铝合金凝固过程中的微观组织演变,以此获得平均晶粒尺寸。CA模型模拟结果与Lipton Glicksman Kurz (LGK)模型结果基本吻合,对AA5182铝合金搭建重力铸造实验,验证了模型的准确性。铸造过程中的晶粒形态根据温度梯度和冷却速度变化,进行一定规模计算总结平均晶粒尺寸与温度梯度、冷却速率的关系以预测铝合金铸件的平均晶粒尺寸。计算结果显示,降低温度梯度和增加冷却速度有助于细小晶粒尺寸的形成。
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    P 对过共晶A390 合金铸态组织和力学性能的影响
    石为喜,鲁 毅,汤梦超,李佳露,李晓晨,李贵茂
    采用Cu-14%P对过共晶A390合金进行变质处理。结果表明,P对A390合金中的初生硅有明显的细化作用,初生硅的晶粒尺寸从未变质的40~50 μm细化至10~20 μm,其尖角钝化,灰色CuAl2相明显增多,共晶硅由长针状变为短棒状。XRD分析结果表明,在变质后的A390合金中检测到AlP中间相。力学性能测试表明,合金的抗拉强度从变质前的178 MPa提高到变质后的219 MPa,提高了23.0%;合金的伸长率从未变质0.28%提高到变质后的1.42%。
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    氢含量对7075 铝合金组织和性能的影响
    张延荣,史 明,厉 英,陈长科
    采用井式电阻炉熔炼7075合金,制备不同氢含量的铝合金试样,研究了不同氢含量对7075合金组织和性能的影响。结果表明:随着铝熔体中氢含量的增加,导致熔体在凝固过程中形成气孔,产生大量的疏松和孔洞。随着氢含量从0.188 mL/100 g升到0.345 mL/100 g,7075合金抗拉强度、屈服强度、伸长率和硬度分别降低了23.7%、24.7%、33.1%和22.5%。
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    试验研究
    凝固过程微熔池温度场数值模拟及分析
    苏新磊,赵定国,陈 洋,王书桓,孙 鑫,崔小杰
    采用数值模拟软件对微米和毫米尺度微熔池凝固过程中的温度场进行了模拟,探究了微熔池凝固过程中温度场和固相的变化规律,并对比了20 μm和20 mm熔池凝固过程中温度场和固相变化的异同。结果表明,20 μm、30 μm和40 μm熔池的温度降低到固相线温度用时分别为7.2 ms、11.1 ms和14.3 ms,平均速率分别为24 135 ℃/s、14 685.9 ℃/s、12 064.2 ℃/s,表明微熔池具有快速凝固、急速冷却的特点。20 mm熔池凝固用时9.2 s,平均冷却速率为19.4 ℃/s,凝固时间和平均冷却速率远大于微熔池的数值。
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    原位自生高体积分数钛基复合材料的组织及摩擦磨损性能
    谢嘉琪1,史 昆1,刘时兵1,赵 军1,于 波2,刘鸿羽1,陈 红1,严建强1,曲赫威1
    采用热等静压粉末冶金技术和水冷铜坩埚真空悬浮熔炼技术相结合的方法,制备了体积分数为20%、25%、30%、35%的原位自生(TiC+TiB)/TC4复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜对复合材料的相组成和显微组织进行了研究。使用盘-销式高温高速摩擦磨损试验机、显微硬度仪对不同体积复合材料的摩擦磨损性能、显微硬度进行研究。结果表明:制备的复合材料组织致密,增强相TiC、TiB在基体中分布均匀。随着增强相体积分数提高,复合材料的硬度提高、摩擦系数和磨损量降低,对磨面摩擦氧化物数量增加。35%体积分数的增强相复合材料平均硬度达到HV892.83,在200 N的载荷、转数为120 r/min下平均摩擦系数为0.32,平均的磨损量为78.9 mg,具有优异的摩擦磨损性能。
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    造型材料
    醇改性动物胶粘结剂及其改性机理
    任玉艳1,王天舒2,马家兴1,刘伟华3,李英民3
    为改善动物胶常温下易凝胶且型砂强度低的问题,通过醇对动物胶粘结剂的酯化交联对其进行改性处理,使其成为铸造用粘结剂。试验结果表明,醇类改性剂改善了动物胶的凝胶状态且显著提高了其型砂抗压强度,其中无水乙醇和丙三醇改性效果较佳,丙三醇改性动物胶粘结剂型砂的抗压初强度达到了0.92 MPa,终强度达到了3.77 MPa。依据强度指标,确定了改性工艺中改性温度为75 ℃,改性时间为90 min。并通过红外光谱仪和型砂试样的断口断裂方式进一步分析了动物胶粘结剂因醇的改性而改善其性能的粘结机理,其改性机理主要是由于醇类中的羟基-OH与动物胶侧链的羧基-COOH发生了酯化交联反应,改善了粘结力。
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    CaCl2 处理CO2 水玻璃旧砂湿法再生污水的研究
    卢记军1,何 伟1,杨 磊1,李 浩2,汪华方1
    CO2水玻璃旧砂湿法再生污水的碱性重、浊度高、成分复杂,需要进行处理才能达到国家排放标准。为了降低再生污水的pH值和浊度,首先对比CaCl2和MgCl2粉末处理污水的效果,CaCl2能明显降低污水的pH值和浊度,进而探究CaCl2溶液浓度、反应时间对污水处理效果的影响。结果表明:100 mL水玻璃旧砂湿法再生污水,加入质量分数20% CaCl2溶液作为处理剂,混合搅拌4 min,能有效地将污水浊度降低到20以下,pH从碱性变到中性。进一步分析处理后沉淀物XRD图谱,发现沉淀晶体主要由SiO2、CaCO3和CaSiO3组成,且CaCO3和CaSiO3能够起到加速固体悬浮物絮凝沉降的作用。
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    工艺技术
    一种医用钛合金铸件熔模铸造工艺设计
    程亚珍,柴自毫,李渤渤,杜延乐
    一种医用钛合金铸件采用ZTC4钛合金,由熔模铸造工艺生产。通过对浇注系统进行模拟分析,确定适用于生产该医用钛合金铸件的浇注系统。面层采用1#粘结剂制壳工艺、加固层硅溶胶制壳工艺,采用蒸汽脱蜡及合适的焙烧工艺、离心浇注工艺获得医用钛合金铸件,铸件经过修整、热等静压等工序获得了内部及外观质量好、尺寸精度高的钛合金铸件,批量试制产品的一次合格率达到97.6%,表明该熔模铸造工艺方法适合生产结构相似的医用钛合金铸件。
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    QT700-3 球墨铸铁凸轮轴壳型铸造工艺研究
    陈忠士1,邹泽昌1,蓝敏俐1,杨启明2
    利用铸造CAE数值模拟,合理设计了高强度、高韧性球墨铸铁的壳型铸造工艺,实现了QT700-3球铁凸轮轴的壳型铸造。结果表明:采用一型两件与半封闭式浇注系统,粗段基轴处壳型厚度为14 mm,其余部位为18 mm,可限度地避免和克服凸轮轴中心轴线位置的缩孔和缩松;通过提高铜的加入量和加强球化和孕育处理,可有效地保证QT700-3球铁凸轮轴的力学性能与金相组织。
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    新型整体铸钢转向驱动桥壳的研制
    高海燕,于大威,王虎明,马彦伟,党新增,王晓霞,姚 铁,吴宏明,刘跃辉
    分体铸钢桥壳两端分别焊接锻造件左/右转向节支座,是一种铸锻焊结构,这种转向驱动桥壳具有多零件、多焊缝、多连接的特点。由于存在焊缝质量不稳定,容易出现疲劳断裂等质量问题,影响装备可靠性。为此,根据用户的需求,设计了新型整体铸钢转向驱动桥壳。在充分分析了整体结构铸造工艺性的基础上,设计并优化了铸造工艺方案,成功研制出新型整体铸钢转向驱动桥壳铸件,满足使用工况要求,转向驱动桥壳制造时间减少44%,节省制造成本13%。
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