《铸造》杂志

  202205期

专家视野专题综述铸钢•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

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  • 专家视野
    铸造生产过程在线快速检测技术研究及应用进展
    李大勇
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    专题综述
    Al-Si 系铸造合金热处理工艺研究进展
    熊俊杰1,2,李 尹3,冯志军1,4,李宇飞1,2,马英勃4
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    国内大型铸钢件造型工艺现状
    赵青松,李子方,黄力生,刘统洲
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    钛合金精铸熔模材料及其成形脱除技术
    程姣姣1,赵 军1,徐时晶2,刘时兵1,史 昆1,刘鸿羽1,严建强1,李 欣1,李重阳1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铸钢•铸铁
    Sn 对超大型缸套用灰铸铁组织及力学性能的影响
    陈瑞润1,李易励2,王 琪2,王 墅2,王新秀2,夏 园3,周国平3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    样杯添加剂对蠕墨铸铁热分析曲线 及试样组织的影响
    姜爱龙1,刘泽宇2,李娜娜1,刘庆义1,宋洪达2,徐振宇2,石德全2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    原位合成(Ti,W)C 增强高铬钢复合材料的 显微组织与磨损性能
    石永亮1,李 爽1,陈存广2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    全尺寸球墨铸铁车轮铸造组织预测
    张 华1,2,张明辉1,洪 新2,翟启杰2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    粉末球形度对高速激光熔覆层质量的影响
    马 宽,唐洪奎,卓 君,李 安,赖运金,梁书锦,王庆相
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    有色合金
    不同超声处理时间下Ti-Cu 合金在 镁熔体中的脱合金反应
    余 圣1,张 震1,赵 觅2,郭 威1,3,4,严有为1,2,吴树森1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    热处理对Al-25wt.%Mg2Si-1.0wt.%La 复合材料组织演变和力学性能的影响
    任玉艳1,2,张  鑫1,马鸣檀3,刘桐宇3,李英民3,刘伟华3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    GNPs 含量对2024 铝合金摩擦 磨损性能的影响
    张书维,王 琳,潘绪全,宋宝成
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    碳纳米管含量对汽车刹车片铝合金 显微组织和性能的影响
    周大伟1,李 飞2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    造型材料
    3D 打印呋喃树脂砂型收缩性能研究
    余洛生1,刘 丰1,刘丽敏2,李 征1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    新型防渗硫复合涂料在球墨铸铁件生产中的应用
    邓 超1,郑志斌2,3,房 敏1,龙 骏2,3,林颖菲2,3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    工艺技术
    基于数值模拟的球墨铸铁板簧座铸造工艺设计 及组织研究
    向思雨1,刘兰俊1,李永红2,宋进林1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    基于ProCAST 的柴油机活塞铸造工艺模拟及优化
    周传龙1,何 强1,周宏根1,李国超1,符博峰2,赵 明2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    乘用车镁合金座椅靠背的开发与应用
    崔晓鹏1,张艳新2,刘海峰2,李鑫磊2,韩 星2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    超大功率烟气轮机轴承箱体铸造工艺优化
    刘致远1,韩云飞2,张育龙1,张亮亮1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    矿用平板车车轮铸件铸造过程模拟及优化
    王成军1,洪维立2,白东明3,张 涛4,段昌杰4
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  • 专家视野
    铸造生产过程在线快速检测技术研究及应用进展
    李大勇
    随着智能铸造、绿色铸造步伐的不断加快,铸造生产过程检测技术特别是在线检测技术的重要性愈加突出。为了进一步提高我国铸造检测技术研究及应用水平,服务智能铸造车间构建,本文综述了合金熔体质量、型砂及砂型质量、铸件质量三大方面的检测与监测技术的研究及应用进展概况,简要分析了主要在线检测技术的发展趋势。
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    专题综述
    Al-Si 系铸造合金热处理工艺研究进展
    熊俊杰1,2,李 尹3,冯志军1,4,李宇飞1,2,马英勃4
    热处理是提高Al-Si系铸造合金力学性能的一种重要方法,基于国内外的大量研究,综述了Al-Si系铸造合金热处理工艺的研究进展,重点阐述了Al-Si系铸造合金热处理的强化机理、相组织演变和沉淀相时效析出顺序及其对力学性能的影响,并对未来的研究方向提出了建议。综述表明,目前对固溶处理过程中发生的相变化已较为清晰,平衡相图在预测固溶处理温度下相的稳定性方面应用广泛,淬火速率对后续人工时效的影响有待进一步研究。
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    国内大型铸钢件造型工艺现状
    赵青松,李子方,黄力生,刘统洲
    围绕国内几家有一定规模的重型机器厂,对大型铸钢件采用的造型材料工艺方法,以及在铸钢件生产应用中的优缺点进行了全面和透彻的剖析,分析了大型铸钢件生产工艺的未来发展趋势。认为树脂砂造型工艺是大型铸钢件生产的一种发展趋势。
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    钛合金精铸熔模材料及其成形脱除技术
    程姣姣1,赵 军1,徐时晶2,刘时兵1,史 昆1,刘鸿羽1,严建强1,李 欣1,李重阳1
    系统阐述了常见钛合金精密铸造熔模材料:光敏树脂(SLA)、高分子聚合物、蜡基及树脂基模料其组元、性能、成形及脱除工艺对熔模质量及灰分残留的影响,并就未来模料研发和脱模工艺的研究进行了展望。为钛合金精密铸造的发展提供有益参考。
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    铸钢•铸铁
    Sn 对超大型缸套用灰铸铁组织及力学性能的影响
    陈瑞润1,李易励2,王 琪2,王 墅2,王新秀2,夏 园3,周国平3
    :超大型缸套是大型柴油机的重要零件,为了改善超大型缸套用灰铸铁的组织和力学性能,加入不同含量的Sn进行合金化处理,研究Sn含量对灰铸铁显微组织及力学性能的影响规律和机制。结果表明,随着Sn含量增加,灰铸铁内部石墨组织逐渐细化,数量增多,基体组织中珠光体含量也随之增多,其力学性能也得到明显的提升。当Sn含量为0.08 wt.%时,灰铸铁件的综合力学性能,布氏硬度、抗压强度及抗拉强度分别达到HB 355、1 341 MPa及464 MPa,较不加Sn时分别提高了50.4%、23.1%以及54.3%;当Sn含量继续增加时,布氏硬度及抗压强度性能恶化。Sn提高灰铸铁力学性能的机制为细化石墨组织和稳定珠光体组织。
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    样杯添加剂对蠕墨铸铁热分析曲线 及试样组织的影响
    姜爱龙1,刘泽宇2,李娜娜1,刘庆义1,宋洪达2,徐振宇2,石德全2
    采用单室加入添加剂的砂型双室热分析样杯,研究了75FeSi和FeS2添加剂对蠕铁铁液冷却曲线和石墨形态的影响,为蠕墨铸铁热分析样杯添加剂的优选奠定理论依据。结果表明,加入75FeSi后,样杯试样中球状石墨数量逐渐增加,蠕化率逐渐减小。随75FeSi含量的增加,石墨尺寸先减小后增大,共晶再辉温度呈现逐渐减小趋势,冷却曲线从亚共晶逐渐向共晶转变。样杯中添加0.05% FeS2时,冷却曲线转变为灰铸铁凝固形式,继续增加FeS2含量对冷却曲线形态影响不大,石墨由蠕虫状转变为片状。FeS2含量由0.05%增加到0.10%时,石墨由D型和E型转变为以A型为主+B型为辅;当FeS2含量达到0.20%时,石墨形态呈现短厚状。0.45%的75FeSi或0.05%的FeS2对于Φ30 mm×40 mm的双室样杯是较为合适的加入量。
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    原位合成(Ti,W)C 增强高铬钢复合材料的 显微组织与磨损性能
    石永亮1,李 爽1,陈存广2
    以高铬钢为基体,采用中频熔炼过程中加入预制块的方法,按照不同的W/Ti原子比,原位合成制备了三种不同成分(Ti,W)C陶瓷颗粒增强高铬钢基复合材料,陶瓷颗粒体积分数高达20%。通过扫描电镜和XRD等手段研究了复合材料的显微组织和物相组成,并对材料的硬度和耐磨性进行了测定。结果表明,原位生成(Ti,W)C颗粒细小,粒度小于3 μm,颗粒呈不规则形状,在钢基体中分布均匀,与基体结合良好。随着预制块中W/Ti原子比的提高,生成的(Ti,W)C陶瓷颗粒中W含量提高,芯-壳结构中壳层增厚,并且多余的W原子进入钢基体或生成Fe2W4C,提高了钢基体的硬度,与高铬钢相比,复合材料的耐磨性显著提高。
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    全尺寸球墨铸铁车轮铸造组织预测
    张 华1,2,张明辉1,洪 新2,翟启杰2
    通过铸型尺寸的设计,研究冷却速率对砂型激冷球墨铸铁(SCDI)铸态组织的影响规律,并对全尺寸球墨铸铁车轮铸造过程进行数值模拟。结合全尺寸球墨铸铁车轮铸造过程的温度场和对应的组织建立铸态组织预测模型,并对铸态全尺寸球墨铸铁车轮的组织分布进行预测。结果表明,随着铸型尺寸减小,球化率和石墨球数量增加,而尺寸减小。基于所建立的组织预测模型,车轮铸件由于同时凝固的工艺设计,其石墨相在基体中分布较为均匀,而基体组织含量沿径向变化不大,只是在轮辋表层出现了铁素体含量减小、珠光体含量增大的现象。
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    粉末球形度对高速激光熔覆层质量的影响
    马 宽,唐洪奎,卓 君,李 安,赖运金,梁书锦,王庆相
    分别用高速激光熔融等离子旋转电极和气雾化制备AISI 431不锈钢粉末。通过对粉末粒度测试、粉末形貌观察、粉末球形度计算、熔覆层微观组织观察和厚度均匀性测定,对比分析粉末不同球形度对高速熔覆层质量的影响。研究结果表明:超高转速等离子旋转电极粉末球形度优于气雾化粉,其流速和松装密度均优于气雾化粉;前者熔融制备熔覆层厚度均匀、组织细小呈等轴树枝晶。粉末球形度直接影响高速激光熔覆层质量。
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    有色合金
    不同超声处理时间下Ti-Cu 合金在 镁熔体中的脱合金反应
    余 圣1,张 震1,赵 觅2,郭 威1,3,4,严有为1,2,吴树森1
    为提高Ti-Cu二元合金在Mg熔体中的脱合金反应速率,通过在Mg熔体中引入超声场作用,研究超声作用下金属熔体中的脱合金反应过程及反应速率。研究发现,超声场可促进脱合金反应进行,但随着超声时间的增加,超声场的促进作用逐渐削弱。超声场在熔体中产生的空化和声流效应可加速脱出元素Cu向Mg熔体中的扩散,但过长的超声时间引起界面处Cu原子聚集,减弱了促进作用。
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    热处理对Al-25wt.%Mg2Si-1.0wt.%La 复合材料组织演变和力学性能的影响
    任玉艳1,2,张  鑫1,马鸣檀3,刘桐宇3,李英民3,刘伟华3
    研究了原位自生Al-25wt.%Mg2Si-1.0wt.%La复合材料的组织和性能,但形成的Mg2Si初生相组织粗大,呈尖角状,降低了材料的力学性能,故采用了热处理方法改善其组织和性能。试验结果表明,热处理可以改善Al-25wt.%Mg2Si-1.0wt.%La复合材料的微观组织和力学性能,当固溶温度为(545±5)℃,保温时间为12 h,时效温度为(175±5)℃,保温时间为7 h时,Mg2Si初生相组织较细小、圆润、分布均匀,此时的力学性能也,抗拉强度为210.7 MPa,伸长率3.83%,硬度为HB134.2。
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    GNPs 含量对2024 铝合金摩擦 磨损性能的影响
    张书维,王 琳,潘绪全,宋宝成
    采用超声熔铸的方法制备了GNPs(石墨烯微片)增强2024铝合金,探究不同GNPs添加量对2024铝合金微观组织、显微硬度及磨损性能的影响。结果表明:GNPs的添加细化了2024铝合金的基体组织,在超声波振动的作用下GNPs均匀分散在2024基体中,GNPs的加入同时也提高了合金的硬度和耐磨性能。GNPs的添加量为0.8wt.%,复合材料的显微硬度增加至HV122.81,与2024合金相比提高了30.94%。此时复合材料的磨损率和摩擦系数均为,分别为0.672×10-3 mm3/(N·m)和0.328 1,与2024合金相比分别降低了62.71%和10.87%。
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    碳纳米管含量对汽车刹车片铝合金 显微组织和性能的影响
    周大伟1,李 飞2
    采用超声振动法制备汽车刹车片用CNTs/A356铝合金,并研究了不同碳纳米管含量对铝合金硬度、孔隙率和耐磨性能的影响。结果表明,随着碳纳米管含量的增加,CNTs/A356铝合金的α-Al相晶粒尺寸和硬度先增大后减小,孔隙率和磨损量先减小后增大,过量的碳纳米管会发生团聚,使得铝合金硬度变小、孔隙率变大、耐磨性变差。当碳纳米管含量为0.8%时,铝合金的微观组织细化最明显,碳纳米管未出现明显的团聚现象,铝合金的硬度达到HV112,孔隙率为0.81%,磨损量为3.56 mg,相比于基体分别增大了36.6%、降低了35.2%和57.7%。
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    造型材料
    3D 打印呋喃树脂砂型收缩性能研究
    余洛生1,刘 丰1,刘丽敏2,李 征1
    随着铸造数字化技术的发展,砂型3D打印技术应用越来越广泛。由于呋喃树脂在固化反应时会发生体积收缩,所以打印砂型的尺寸收缩也是影响砂型精度的重要因素之一。研究了呋喃树脂喷墨打印工艺参数对砂型收缩性能的影响,结果表明:在3.03%~3.98%树脂加入量、0.3%~0.5%固化剂含量、70/140、100/200、140/270型砂目数条件下,打印砂型的收缩率与树脂加入量关系甚微,主要随着固化剂含量的增加而变大,随着型砂目数的增加而变小。3D打印砂型的尺寸收缩是呋喃树脂固化反应体积收缩的结果。
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    新型防渗硫复合涂料在球墨铸铁件生产中的应用
    邓 超1,郑志斌2,3,房 敏1,龙 骏2,3,林颖菲2,3
    采用呋喃树脂砂生产球墨铸铁件时,铸件表面会出现不同深度的片状石墨层或蠕变层,而渗硫是出现这一现象的主要原因。通过分析球墨铸铁件表层的渗硫机理,配制了三种不同类型的防渗硫复合涂料,并进行了试验验证。结果表明,在石英粉和石墨粉的复合涂料组分中,加入一定量的助溶剂A、助溶剂B和白云石粉,能够有效地阻止含硫气体渗入铸件表层,从而减少变异石墨层的出现。
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    工艺技术
    基于数值模拟的球墨铸铁板簧座铸造工艺设计 及组织研究
    向思雨1,刘兰俊1,李永红2,宋进林1
    研究了铸态下高强度、高韧性球铁板簧座,在对其三维结构和过共晶球墨铸铁的凝固特性进行分析后,根据模数法确定了冒口的形状、尺寸以及位置,并设计了阶梯式和顶注式两种浇注系统。采用ProCAST软件对这两种铸造工艺进行了数值模拟,并对模拟结果进行了对比研究。最后,对阶梯浇注系统下获得的铸件进行取样分析,研究对比了五个本体试样的力学性能、金相组织和断口形貌。
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    基于ProCAST 的柴油机活塞铸造工艺模拟及优化
    周传龙1,何 强1,周宏根1,李国超1,符博峰2,赵 明2
    为解决某船用柴油机活塞在铸造过程中出现的缩孔、缩松缺陷问题,基于三维建模软件以及铸造仿真模拟软件,以QT700活塞铸件为研究对象,运用UG绘制其三维模型图,利用ProCAST软件模拟活塞铸件的铸造过程并预测缩孔、缩松缺陷可能出现的区域。根据活塞铸件的结构特点设计了轴向引入和径向引入两种底注式浇注系统。研究表明:径向引入底注式浇注系统相比于轴向引入底注式浇注系统在减少铸件缩孔、缩松缺陷上更有优势。进一步研究浇注温度、充型时间以及铸型温度等对铸件缩孔、缩松率的影响规律,并通过正交试验获得的工艺参数组合。最后,在铸造缺陷产生部位增加补缩冒口,有效地消除了铸造过程中的缺陷。
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    乘用车镁合金座椅靠背的开发与应用
    崔晓鹏1,张艳新2,刘海峰2,李鑫磊2,韩 星2
    以某款车型的钢板冲压焊接座椅靠背为研究对象。通过轻量化设计,实现了以集成结构为核心的镁合金座椅靠背的开发,并采用高压铸造工艺完成了铸件试制,产品达到了49.6%的减重效果。结构设计、模拟仿真和碰撞试验表明,镁合金座椅靠背能够满足座椅的使用需求,并大幅度降低重量和生产成本,满足整车轻量化的需求。
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    超大功率烟气轮机轴承箱体铸造工艺优化
    刘致远1,韩云飞2,张育龙1,张亮亮1
    YL19000kW及以上超大功率烟气轮机轴承箱体体积大、结构复杂、铸造难度大。原模样结构设计不合理,芯盒多,组芯后容易产生错边、夹砂和气孔等铸造缺陷。通过模样结构优化设计,外模体积及芯盒数量减少一半,制模、造型、制芯及合箱工作量大幅减少。通过数值模拟,预测到两处轴承座及底座热节处有显著的缩孔疏松缺陷。采取设置内、外冷铁及调整冒口尺寸等措施,消除了各种铸造缺陷,铸件质量得到了显著提高。
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    矿用平板车车轮铸件铸造过程模拟及优化
    王成军1,洪维立2,白东明3,张 涛4,段昌杰4
    以矿用平板车车轮为研究对象,运用ProCAST软件进行数值模拟,分析车轮铸件产生缩松、缩孔的位置及原因。对初始浇注方案进行优化,通过添设冒口、增加外冷铁的方式进行改进。结果表明,铸造工艺优化后,车轮铸件实现顺序凝固,热节部位消失,铸件缩松、缩孔缺陷成功消除。经生产验证,车轮铸件的质量良好。
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