《铸造》杂志

  202206期

专家视野压力铸造专题综述试验研究铸钢•铸铁工艺技术
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主编:曲学良

副主编:刘冬梅

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  • 专家视野
    汽车行业的变革对我国压铸业的影响
    卢宏远
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    压力铸造
    热处理对压铸铝合金ZL102 力学及 导热性能的影响
    林 枫1,陆文兴2,吴孟武1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    浅析大型压铸模零件设计的结构优化
    侯丽彬1,白明月2,王琳琳2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    高效率镁合金轮毂压铸件大批量化生产工艺研究
    张占领1,张艳琴2,郭怀宫3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铝合金薄壁压铸件中孔洞的三维表征及 其对断裂位置的影响
    夏利红
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    压铸工艺对AlSi9Cu3 铸件力学性能的影响
    杨兴国1,2,杨 诚2,王茂辉1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    专题综述
    基于X 射线图像的铸件缺陷智能检测与 识别方法研究进展
    武 博,计效园,孙晓龙,周建新,殷亚军,沈 旭
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    试验研究
    熔炼方法对高温合金精密铸件荧光 显示缺陷的影响
    税国彦1,张乃千2,史 昆1,郭新力1,孙 逊1,苏贵桥1,金 磊1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    浇注温度对Ni-Cr-Co-Mo-Ti-Re-Hf-Al- W-Ta 单晶高温合金组织和持久性能的影响
    刘晓功1,杨 昭2,郝齐赞1,史振学1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    定向凝固对N3 合金组织和持久性能的影响
    孟 宇,赵会彬,冯 微
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    硅酸锆含量对增材制造硅基陶瓷型 芯性能的影响
    马月婷1,尹绍奎1,于瑞龙1,周英伟1,张 勇2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铸钢•铸铁
    等温淬火球墨铸铁(ADI)的低温性能与环境脆性
    龚文邦1,杨振阳1,刘金城2,张民堂3,孙 利1,袁志刚1,凌远征1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    Cr 和Al 对Fe-Cr-Al 系耐热钢1 100 ℃高温 间歇抗氧化性能影响
    张世杰
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    工艺技术
    高精度钛合金叶轮熔模精密铸造工艺优化
    宁兆生1,2,宋克兴1,张彦敏1,赵 军2,郑松翔2,陈 彪2,于志强2,杨晓曦2,王彦鹏2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    基于SINOVATION 的铸钢件冒口 CAD 系统的开发
    李娜娜1,姜爱龙1,房 夺1,孙玉成1,吴 霜2,林晓航2,田学雷2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    车用增压器涡轮熔模铸造过程数值模拟优化
    贾志宏1,符 浩1,张义刚2,谢道存2,景文祥1,李晨阳1,张泽坤1,连毓东1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    EMD 内燃机缸套铸造工艺优化
    杨志刚,张忠腾,穆彦青,令振华
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    离心和重力铸造复合高速钢轧辊充型及 凝固数值模拟
    陈守东1,2,王 银3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    锡青铜两通旋塞阀壳砂型铸造工艺设计
    董延军1,杨为勤2
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    转K6 摇枕心盘安装面冒口工艺优化
    杜 伟,贾永祥,袁永宏
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  • 专家视野
    汽车行业的变革对我国压铸业的影响
    卢宏远
    压铸业高度依赖汽车行业,汽车行业的兴衰或变革对压铸业具有强烈影响。本文综述了汽车行业的变革对我国压铸业的影响。目前汽车业正处于快速变革时期,新能源汽车产销量猛增,正在改变汽车产业格局。新能源汽车对减重和提效的迫切需求,加速了结构件的应用和车身部件高度集成的一体化压铸。汽车行业的变革为压铸带来新的商机,同时也会对压铸设备和技术提出新的要求和挑战。在这场变革中,压铸业应积极动作,充分提升技术实力,全力扩展市场,使利益和效益化。
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    压力铸造
    热处理对压铸铝合金ZL102 力学及 导热性能的影响
    林 枫1,陆文兴2,吴孟武1
    采用微观组织表征以及力学与导热性能测试研究了热处理对压铸铝合金ZL102力学及导热性能的影响。结果表明,压铸铝合金ZL102室温组织中的物相包括初生α(Al)、铝硅共晶组织、初晶硅以及少量的金属间化合物。固溶处理后,压铸铝合金ZL102中的硅相发生了熔断和球化;经过时效处理,α(Al)基体上出现细密的点状第二相析出,晶界的硅相球度进一提高。在三种热处理状态下,铝合金ZL102固溶处理后的力学性能,但热导率。综合而言,时效处理兼顾了合金的力学与导热性能,此时合金的抗拉强度212 MPa,伸长率3.9%,室温热导率142.7 W/(m·K)。
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    浅析大型压铸模零件设计的结构优化
    侯丽彬1,白明月2,王琳琳2
    通过对大型压铸模的结构特点进行分析,提出对模具镶块结构、导向结构、分流锥和熔杯、抽芯油缸等结构的优化方案。实践验证表明,优化方案不仅提高了模具的质量、可维修性以及压铸成形的成品率,同时降低了模具的加工难度,提高了生产效率和模具寿命。
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    高效率镁合金轮毂压铸件大批量化生产工艺研究
    张占领1,张艳琴2,郭怀宫3
    以AM60B镁合金轮毂为例,研究了压射速度、铸型温度和浇注温度对压铸件缺陷的影响。通过计算由虚拟实验得到的缺陷体积的信噪比,求解了不同因素在不同水平下的信噪比的均值和极差,进而获得优化的压铸工艺。经大批量化生产优化,得出的压铸工艺参数为:压射速度为0.9 m/s,铸型温度为260 ℃,浇注温度为680 ℃。
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    铝合金薄壁压铸件中孔洞的三维表征及 其对断裂位置的影响
    夏利红
    铝合金高压铸件中存在大量孔洞,对其塑性和断裂行为有显著影响。为研究铸件中孔洞对断裂位置的影响,采用电子计算机断层扫描(CT)技术分析了高压铸造Al-10Si-0.3Mg合金中孔洞的三维特征,并采用断口扫描电子显微镜图像分析对CT结果进行了标定。将孔洞的三维特征和采用数字图像相关技术(DIC)获取的局部应变信息相结合,分析了孔洞特征参量(局部孔隙率、孔洞尺寸和孔洞位置)与局部应变分布和断裂位置之间的关系。结果表明:试样的局部孔隙率、孔洞和孔洞位置等特征参量均会影响局部应变分布和断裂位置。然而,对19个样品的统计分析结果可知,试样主要在局部孔隙率处或接近值处发生断裂,表明局部孔隙率是决定断裂位置的主导因素。
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    压铸工艺对AlSi9Cu3 铸件力学性能的影响
    杨兴国1,2,杨 诚2,王茂辉1
    某款汽车发动机在耐寒实验时出现冷机启动异响故障,分析其原因,是由于气缸体力学性能不足以及气缸体漏气量超标所导致。通过在轴承孔处增加局部挤压技术,并选择合适的挤压工艺;采用优化压铸工艺参数,改进模具浇注系统,调整喷涂位置等方案,使铸件力学性能达标,机油标识孔漏气率由32%降低到0.4%,使发动机漏气量低于限定值,有效地解决了发动机冷机启动异响故障。
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    专题综述
    基于X 射线图像的铸件缺陷智能检测与 识别方法研究进展
    武 博,计效园,孙晓龙,周建新,殷亚军,沈 旭
    回顾了基于X射线图像的铸件缺陷定位检测、分类识别、检测与分类一体化及缺陷图像仿真生成四类任务解决方法的研究进展,对比了现有缺陷智能检测、识别方法,并对未来的研究方向进行了展望。
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    试验研究
    熔炼方法对高温合金精密铸件荧光 显示缺陷的影响
    税国彦1,张乃千2,史 昆1,郭新力1,孙 逊1,苏贵桥1,金 磊1
    高温合金精密铸件荧光显示缺陷修复耗时长,是影响铸件的质量和工期主要原因之一。采用冷坩埚真空悬浮熔炼设备和真空感应熔铸设备成形了K536高温合金精密铸件。对铸件进行化学成分、X射线及荧光渗透检验,结果表明:采用冷坩埚真空悬浮熔炼工艺的铸件没有荧光显示缺陷,采用真空感应熔炼熔铸的铸件存在密集荧光显示缺陷。证明了采用冷坩埚真空悬浮熔炼工艺能够减少高温合金精密铸件荧光显示缺陷,降低铸件后处理工作量。
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    浇注温度对Ni-Cr-Co-Mo-Ti-Re-Hf-Al- W-Ta 单晶高温合金组织和持久性能的影响
    刘晓功1,杨 昭2,郝齐赞1,史振学1
    在定向真空凝固炉中,分别采用1 560 ℃、1 510 ℃两种不同的浇注温度制备Ni-Cr-Co-Mo-Ti-Re-Hf-Al-W-Ta单晶试棒,采用OM和SEM分析了不同浇注温度下合金的组织,测试了不同浇注温度下合金在1 100 ℃/140 MPa条件下的持久性能,研究了浇注温度对Ni-Cr-Co-Mo-Ti-Re-Hf-Al-W-Ta合金组织和持久性能的影响。结果表明,浇注温度较低时,合金表面可见链状雀斑组织,枝晶间距和共晶增加且分布不均匀,元素偏析程度较大,γ′相尺寸稍大。浇注温度较低时,合金热处理后显微孔洞和残余共晶较多,γ′相尺寸和形态无明显变化,雀斑附近残余共晶稍多。浇注温度较低时,合金持久寿命较短,枝晶间距、残余共晶和显微孔洞的增加为合金持久寿命较短的主要原因。
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    定向凝固对N3 合金组织和持久性能的影响
    孟 宇,赵会彬,冯 微
    以N3高温合金为对象,对其定向凝固前后的组织和1 100 ℃/70 MPa持久性能进行了研究。结果表明,定向凝固工艺不仅消除了合金的横向晶界,也消除了晶界分布的不规则碳化物,延缓了合金组织的退化速度。对比持久断后的试样发现,普通铸造N3合金试样的组织退化主要表现为晶界MC碳化物的分解和γ′膜状化,一次裂纹产生于晶界MC分解生成的颗粒状M6C处。定向凝固试样则表现为μ相的析出、枝晶间MC的退化反应,一次裂纹产生于枝晶间膜状的γ′包裹的链状M6C处。作为高W低Cr型的N3合金,定向凝固后1 100 ℃/70 MPa的持久寿命可达300 h,伸长率大于20%。 
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    硅酸锆含量对增材制造硅基陶瓷型 芯性能的影响
    马月婷1,尹绍奎1,于瑞龙1,周英伟1,张 勇2
    采用光固化3D打印技术,以硅酸锆为添加剂经过脱脂和烧结后制备了硅基陶瓷型芯。研究了硅酸锆加入量对增材制造硅基陶瓷型芯性能的影响。研究发现,随着硅酸锆加入量的增加,型芯Z方向的收缩率和开口气孔率逐渐下降,主要由于硅酸锆填充在氧化硅颗粒之间,阻碍了型芯的烧结;少量硅酸锆起到基体骨架作用,但过多的加入导致型芯的烧结程度降低,因此型芯的室温强度先提高后下降;加入15wt.%硅酸锆后,型芯高温抗蠕变性能提升,原因是硅酸锆熔点较高且分布在基体中阻碍石英玻璃的粘性流动。
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    铸钢•铸铁
    等温淬火球墨铸铁(ADI)的低温性能与环境脆性
    龚文邦1,杨振阳1,刘金城2,张民堂3,孙 利1,袁志刚1,凌远征1
    论述了ADI的低温冲击韧度、断裂韧度及环境脆化问题。ADI的冲击韧度随温度下降而降低,但在-40 ℃条件下仍保持室温冲击韧度的约70%;ADI的断裂韧度随温度下降而降低,在-60 ℃时具有大约室温断裂韧度的60%~80%。在有水或氢存在的环境下,当受力超过屈服极限时,ADI材料有明显的脆化现象,通常ADI零件的工作应力远小于材料的屈服强度,由水脆化引起的ADI零件失效非常少见。
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    Cr 和Al 对Fe-Cr-Al 系耐热钢1 100 ℃高温 间歇抗氧化性能影响
    张世杰
    采用控制变量法研究了Fe-Cr-Al系耐热钢1 100 ℃高温间歇抗氧化性能。结果表明,在以Cr、Al和Si为主要抗氧化合金元素配比的几种合金中,当Cr元素含量小于12%时,合金表面不能形成连续、致密及完整的氧化膜,表层氧化膜没有很好的附着性,氧化膜脱落明显,不能达到抗氧化性能要求;当Cr元素含量达到12%后,合金表面形成以Al2O3、SiO2、Cr2O3Fe2O3、(Fe0.53Al0.47)2O3氧化物为主的结构复杂、错落的复合氧化膜。Cr元素含量的提高,增强了表层氧化膜的附着性,氧化膜致密、连续且分布均匀,达到了高温抗氧化性能的要求,同时也获得了很好的经济性。
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    工艺技术
    高精度钛合金叶轮熔模精密铸造工艺优化
    宁兆生1,2,宋克兴1,张彦敏1,赵 军2,郑松翔2,陈 彪2,于志强2,杨晓曦2,王彦鹏2
    分析纯钛叶轮铸件的材料、结构特点和技术要求,拟定了叶轮铸件初始的熔模精密铸造工艺方案并浇注样件。通过ProCast有限元分析软件进行工艺缺陷的复现与优化,改善铸造缺陷控制的方法,解决了铸件成形问题并最终生产出了高精度优质纯钛叶轮铸件。
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    基于SINOVATION 的铸钢件冒口 CAD 系统的开发
    李娜娜1,姜爱龙1,房 夺1,孙玉成1,吴 霜2,林晓航2,田学雷2
    基于国产三维图形软件SINOVATION的环境,在源代码的层级上开发了铸钢件冒口CAD系统。利用点模数的概念开发了热节快速分析模块,用于确定冒口位置;开发了铸件局部模数计算模块,计算冒口尺寸;建立了铸钢件标准冒口数据的数据库,开发了基于标准冒口数据的冒口三维图形构建模块。以重载卡车后桥铸钢件为例,完成了其冒口的设计,显著提高了准确性和效率。
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    车用增压器涡轮熔模铸造过程数值模拟优化
    贾志宏1,符 浩1,张义刚2,谢道存2,景文祥1,李晨阳1,张泽坤1,连毓东1
    以车用增压器涡轮为例,探讨了合金及型壳的主要热物性参数,实施了铸件凝固测温试验,基于Beck非线性估算法得到了合金与型壳随温度变化的界面换热系数。采用优化后的输入条件进行充型凝固模拟,结果表明,铸件凝固的实际温度场与模拟温度场吻合程度较好,并且实际浇注后叶片叶梢处可能出现的浇不足缺陷与模拟结果基本一致,以此验证了数值模拟的准确性和可靠性。
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    EMD 内燃机缸套铸造工艺优化
    杨志刚,张忠腾,穆彦青,令振华
    EMD缸套应用于EMD内燃机车,在发动机总成中与活塞和缸盖共同组成燃烧室,工况十分恶劣,其铸造品质的优劣直接影响着整机的大修周期与功率稳定。EMD缸套属于圆筒类复杂结构合金铸铁件,本文设计并改进了其铸造工艺,通过呋喃树脂砂和覆膜砂相结合的生产方案,采用多层浇道工艺、浇道补缩、陶瓷芯骨等措施,解决了磁粉超标、显微疏松、Φ8 mm通水孔偏芯等技术瓶颈。该工艺铸件合格率高,适合圆筒类复杂结构铸铁件的批量生产。
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    离心和重力铸造复合高速钢轧辊充型及 凝固数值模拟
    陈守东1,2,王 银3
    复合高速钢轧辊外层采用卧式离心铸造,芯部采用重力铸造,成品在辊身上下段存在缩松缺陷。采用数值模拟方法计算轧辊外层卧式离心铸造和芯部重力铸造阶段的温度场变化、Niyama判据以及缩松和缩孔,分析主要工艺参数对全过程铸造充型及凝固过程的影响。结果表明,轧辊外层纵截面呈现由两端向中间的凝固顺序,外层横截面呈现由外向内的凝固顺序,转速的提高可以缩短外层凝固的时间;辊芯中心和上下辊身处容易出现缩松和缩孔。提高芯部重力浇注速度,可以实现从下往上的顺序凝固,获得高质量的复合高速钢轧辊。最后,进行了复合轧辊实际生产验证。
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    锡青铜两通旋塞阀壳砂型铸造工艺设计
    董延军1,杨为勤2
    用于化工行业的两通旋塞阀壳,材质为锡青铜ZCuSn10Zn2,阀壳结构较为复杂,且要承受水压试验。分析了锡青铜的铸造特性,针对两通旋塞阀壳的结构,分析了其易产生的缩松、缩裂铸造缺陷,对两种旋塞阀壳的铸造工艺进行了深入的探讨。采用设计的铸造工艺,生产出多批质量良好的旋塞阀壳铸件,将泵漏率控制在较低的水平,满足了批量生产的需要。
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    转K6 摇枕心盘安装面冒口工艺优化
    杜 伟,贾永祥,袁永宏
    介绍了转K6摇枕的心盘安装面冒口工艺优化过程,分析了原工艺中心盘安装面采用四个暗冒口存在的主要问题,着重分析了两个明冒口工艺的优化设计过程,冒口优化后的铸件质量得到了明显改善,进一步为铁路安全运营提供了技术保障。
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