《铸造》杂志

  202208期

专题综述试验研究有色合金压力铸造造型材料工艺技术企业专访
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  • 专题综述
    钛基复合材料焊接研究进展
    刘天翼1,史 昆1,车 昶2,樊秀臣3,严建强1,刘鸿羽1,陈晓明1,陈 红1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    试验研究
    RSF 法工艺参数对高硅铝合金显微组织 及力学性能的影响
    王连登,耿 斌,林益雄,江志伟
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    稀土Y 对Ti-Ni-Cu 记忆合金组织与 超弹性的影响
    赵光伟1, 2,李 达1,徐国雄1,方 东1, 2,黄才华1, 2,叶永盛1, 2,石增敏1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    预处理对一种含Re、Ru 单晶高温合金 显微组织的影响
    史文童1,刘世忠2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铸造温度、速度对大规格7085 铸锭凝固组织和性能的影响
    樊振中1,2,王端志3,张 东3,何立同4,朱小武4,孙 刚1,2,董建平1,2,高艳丽1,2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    有色合金
    SiC 孕育剂对Mg-1.0Mn 合金铸态组织的影响
    赖春明1,2,杨 亮2,3,谭海林1,孟少明1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    半固态等温热处理对Al-Cu-Mn 合金组织的影响
    柴兴强1,2,阎峰云1,2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    压力铸造
    铝合金薄壁壳体低压铸造工艺方案设计
    王宇航,苏小平
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    双直槽双斜槽铝合金转子的低压铸造
    孔祥勇
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    八挡自动变速器主壳体压铸工艺优化
    柯春松1,唐 杰2,庄 舰1,刘红娟1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    造型材料
    基于浆料挤出法的铸造型壳增材 制造用铝矾土浆料研究
    刘洪军1,2,王军宏1,苏国梁2,李亚敏1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    新型无机粘结剂砂抗拉强度的试验研究
    肖惠康,殷亚军,文艺贝,彭 昕,章顺亮,万 鹏,李远才,周建新
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    工艺技术
    水- 空交替等温淬火CADI 磨球的 工业实践及应用
    陈灿光1,姚永茂1,陈全心1,桂劲松1,方剑锋1,王永2,涂小慧2,李 卫2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    “两步法”蠕化处理工艺在蠕墨铸铁 玻璃模具中的应用
    刘金海1,2,赵雪勃1,薛海涛1,付彬国1,张桂显2,张胜德3,刘长起4,王立新4,李寅国4
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    升降臂的熔模铸造工艺设计及优化
    王海洋,李远志,张晓光
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    发动机单体气缸盖自动下芯工艺开发及应用
    时俊杰,崔景旭
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    新型柴油机气缸盖快速铸造工艺研究
    谢永泽1,阮麒麟2,谢宗华2,汤宏群2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    压壳铸件的铸造工艺设计及试生产
    马玉琪1,于伟业2,刘瑞祥1,曾雯雯1,史书考1,王承云1,张 伟1,向青春1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    基于颗粒流态化技术的砂型3D 打印铺砂器的 开发与应用研究
    李 征,刘 丰,明 禹,王驰腾,侯俊吉
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    Sn-Bi 合金的性能及其在砂型铸造叶轮中的应用
    纪洪双1,曹 峤1,于汇峰2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    企业专访
    专注耐材20 年 助力绿色发展——访天津新世纪耐火材料有限公司总经理周斌
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    变局中创新 激流中勇进——记山东旭光得瑞高新材料股份有限公司总经理李庆松
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
  • 专题综述
    钛基复合材料焊接研究进展
    刘天翼1,史 昆1,车 昶2,樊秀臣3,严建强1,刘鸿羽1,陈晓明1,陈 红1
    钛基复合材料(TMCs)具有优异的力学性能和耐高温性能,广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。作为高性能结构件,TMCs的焊接问题不可避免。为了丰富其产品种类,拓宽其应用领域范围,应对其焊接工艺进行研究,但不同连接方法之间存在一定差异,在进行TMCs焊接时,应根据自身特点及需要选择合适的焊接方法。为此,本文综述了不同TMCs焊接工艺研究,介绍各种焊接工艺的焊接机理及适用方向。最后,通过对焊接参数对焊接接头组织和力学性能的影响进行系统阐述,展望了TMCs焊接未来发展方向。
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    试验研究
    RSF 法工艺参数对高硅铝合金显微组织 及力学性能的影响
    王连登,耿 斌,林益雄,江志伟
    通过OM、SEM、EDS测试手段,探究内冷法工艺参数对Al20Si3Cu1.6Mg1.4Ni合金组织及性能的影响。结果表明:710 ℃-1 400 r/min-10%工艺参数下制备的半固态Al20Si3Cu1.6Mg1.4Ni合金,初生Si平均晶粒尺寸最小,力学性能最好。与液态浇注的合金相比,初生Si平均晶粒尺寸从62.8 μm减小到24 μm,布氏硬度从HB106提升到HB131,抗拉强度从243 MPa提升到278 MPa,伸长率由1.93%提升到3.03%。
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    稀土Y 对Ti-Ni-Cu 记忆合金组织与 超弹性的影响
    赵光伟1, 2,李 达1,徐国雄1,方 东1, 2,黄才华1, 2,叶永盛1, 2,石增敏1
    采用真空电弧熔炼制备了Ti-Ni-Cu-Y铸态记忆合金,通过SEM、循环压缩等测试研究了稀土Y的含量对Ti-44Ni-6Cu记忆合金组织与性能的影响。结果表明,随着Y元素的增加,合金组织中的Y-Cu与富Y化合物相逐渐增多且晶粒尺寸变大。在一定成分范围内,Y元素的添加增强了Ti-44Ni-6Cu合金的力学性能,其中0.6Y合金的压缩强度达到3 223 MPa,1.0Y合金的断裂应变达到46.5%,2.0Y合金的屈服强度提高34%。稀土Y的添加改善了Ti-44Ni-6Cu合金的可回复与超弹性应变,其中2.0Y合金可回复与超弹性应变分别达到4.95%、2.75%,与0Y合金相比分别提高了1.87倍和4.59倍。在经过20次预应变为7%的循环压缩后,2.0Y合金几乎完全回复,超弹性及其记忆性能趋向于稳定。
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    预处理对一种含Re、Ru 单晶高温合金 显微组织的影响
    史文童1,刘世忠2
    在单晶炉中制备了一种含Re、Ru的高代单晶高温合金,在1 310 ℃温度下预处理,分别保温0.5 h、1 h、2 h、4 h、8 h、16 h、32 h后空冷,用OM和SEM分析了合金铸态和保温不同时间后的组织。研究结果表明,合金铸态组织由枝晶干细小γ′相、枝晶间粗大γ′相、共晶组织、极少量微孔和碳化物组成。随着预处理时间的增加,保温从0.5 h到4 h,微孔的尺寸、数量和体积分数稍微增加,保温8 h后,微孔的数量、尺寸和体积分数显著增多;微孔由不规则形状逐渐变为规则的圆形或椭圆形。随着预处理时间的增加,共晶含量逐渐减少,合金元素枝晶偏析程度减小;保温从0.5 h到4 h,γ′相尺寸稍微增加,保温8 h后,γ′相尺寸显著增加。
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    铸造温度、速度对大规格7085 铸锭凝固组织和性能的影响
    樊振中1,2,王端志3,张 东3,何立同4,朱小武4,孙 刚1,2,董建平1,2,高艳丽1,2
    采用Pro-CAST软件完成了7085铝合金铸锭半连续铸造凝固温度场与固相场的计算优化,选择730~740 ℃浇注速度、33~35 mm/min铸造速度与0.03~0.10 MPa冷却水压获得最小的凝固液穴深度与的凝固冷却速度,成功实现了Ф920 mm直径规格7085半连续铸锭的浇注。受凝固过程固/液界面前沿驱动影响,铸锭心部区域Cu、Zn元素含量略高于成分上限,铸态组织为典型的树枝状枝晶组织,基本相为α-Al和Mg2Zn3相,弥散相Al3Zr呈球状且多以亚稳态形式存在,沿心部-中部-边缘铸态晶粒尺寸持续减小,分别为318 μm、246 μm与127 μm。凝固过程析出的Al2Cu相、Mg2Zn3相、Mg2Zn等粗大颗粒相受拉伸应力作用后,脱落残留在断口表面形成了数量众多的微凹坑,平均直径约为94 μm且形貌为平直形,晶界处富集分布了Mg2Zn3颗粒相,铸态平均抗拉强度、屈服强度、断口伸长率与断面收缩率分别为419 MPa、350 MPa、2.2%与2.1%。
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    有色合金
    SiC 孕育剂对Mg-1.0Mn 合金铸态组织的影响
    赖春明1,2,杨 亮2,3,谭海林1,孟少明1
    采用OM、SEM、EDS等手段,研究了SiC颗粒添加量、颗粒尺寸以及添加温度对Mg-1.0Mn合金晶粒细化效果的影响,并结合基于溶质再分配修正的谢尔(Scheil)凝固模型分析了相应的晶粒细化机理。结果表明,随着SiC颗粒含量、尺寸和添加温度的增加,合金铸态组织的平均晶粒尺寸向均匀细小趋势发展。添加的SiC颗粒不能直接作为α-Mg晶粒的形核质点,而是与Mn反应形成Mn3Si颗粒作为异质形核的质点,因此SiC的添加量必须与Mn的含量相一致。本试验条件下,的工艺组合为在760 ℃下添加直径为2 μm左右的含量为0.5%的SiC颗粒。
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    半固态等温热处理对Al-Cu-Mn 合金组织的影响
    柴兴强1,2,阎峰云1,2
    研究半固态等温热处理工艺对Al-Cu-Mn合金组织的影响规律。对Al-Cu-Mn合金进行了不同的保温温度和保温时间,探究了保温温度和保温时间对Al-Cu-Mn合金半固态坯料的平均等圆直径、固相率和形状因子的影响规律。Al-Cu-Mn合金在保温温度630 ℃、保温时间50 min时,其半固态坯料组织最适合后续触变成形。坯料的固相率为55.9%,平均等圆直径为146 μm,形状因子为1.4。当保温时间相同时,随着保温温度的增加,晶粒尺寸和晶粒的球化程度都会增加。当保温温度相同时,随着保温时间的增加,晶粒尺寸增大,晶粒圆整度增加。
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    压力铸造
    铝合金薄壁壳体低压铸造工艺方案设计
    王宇航,苏小平
    针对铝合金薄壁壳体生产中,缩松、缩孔缺陷多,力学性能差的问题,本研究设计了底注式和缝隙式相结合的浇注系统,综合运用铸造数值模拟仿真、响应面分析等手段,优化了铸造工艺方案。结果表明:优化后的铝合金薄壁壳体无缩松、缩孔缺陷,二次枝晶间距减小了10.87%,显著提升了铸件的力学性能。通过金相分析,验证了本低压铸造工艺方案的正确性。
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    双直槽双斜槽铝合金转子的低压铸造
    孔祥勇
    通过对双直槽双斜槽的铝合金转子的技术分析及低压铸造工艺在双直槽双斜槽铝合金转子的实际应用,表明低压铸造工艺完全可以制造特殊结构铝合金转子,为低压铸造在电机行业IE5电机研发提供可靠的技术手段保证。
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    八挡自动变速器主壳体压铸工艺优化
    柯春松1,唐 杰2,庄 舰1,刘红娟1
    针对国内自主研发的八挡自动变速器主壳体,通过数值模拟仿真分析,优化了浇排系统和压铸工艺,缩短了模具开发周期,提高了模具设计成功率。采用局部挤压技术,对产品中的高压油道、“U”形凹槽等关键区域进行挤压补缩,增加了铸件该部位的致密度,消除了缩松、缩孔缺陷,避免了铸件在压力下泄露问题。通过真空压铸技术,解决了大型复杂铸件不易成形的技术难点,减少了铸件气孔缺陷的产生,铸件气密性符合技术要求。通过试模,铸件各项性能指标均达到客户要求。最终,产品顺利实现量产,合格率达到90%以上。
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    造型材料
    基于浆料挤出法的铸造型壳增材 制造用铝矾土浆料研究
    刘洪军1,2,王军宏1,苏国梁2,李亚敏1
    基于浆料挤出法的铸造型壳增材制造工艺关键在于陶瓷浆料的制备,研究了以硅溶胶为粘结剂的铝矾土浆料,分析了浆料成分对浆料性能和增材制造成形效果的影响。结果表明:球磨时,浆料粘度随着硅溶胶含量的提高而减小,分散剂含量为4.1vol%时,浆料粘度;在球磨后浆料中加入增稠剂,调控浆料屈服应力在300~400 Pa范围内,可兼具挤出流畅性和自支持性;采用优选的浆料成分,经球磨和调节粘度后,所制备的浆料挤出成形性良好,满足型壳增材制造的要求;层高值为挤出口直径的80%~85%、烧结温度为1 050~1 100 ℃时,增材制造试样的抗弯强度在9 MPa以上,可获得良好的成形精度。
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    新型无机粘结剂砂抗拉强度的试验研究
    肖惠康,殷亚军,文艺贝,彭 昕,章顺亮,万 鹏,李远才,周建新
    目前,基于改性的新型无机粘结剂砂已成功运用于铸铝件的生产,同时也满足了行业对环保的高要求。但新型无机粘结剂砂用于铸铁件的生产,还存在较多问题,如常温强度偏低,尤其是高湿度环境下的强度低,以及高温残留强度高等,有必要进行进一步的研究。为此,本文经前期初步筛选试验,最终选用一种新型无机粘结剂,考察了诸多因素对芯砂试样强度的影响。结果表明,在一定范围内,粘结剂及促硬剂用量越大,芯砂常温强度和高温残留强度越高;随模具温度升高,芯砂常温强度先升后降,而残留强度受模具温度影响较小;原砂对芯砂强度影响,球形陶瓷砂良好的流动性及其物化特性提高了常温强度,但不利于残留强度的降低,而采用硅砂,其残留强度较低;经正交试验优化的工艺是:使用50/100目硅砂,粘结剂加入量2.4%,促硬剂为粘结剂的50%,模具温度180 ℃,芯砂24 h常温强度为2.71 MPa,98%RH下的强度为2.39 MPa,800 ℃残留强度为0.13 MPa。
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    工艺技术
    水- 空交替等温淬火CADI 磨球的 工业实践及应用
    陈灿光1,姚永茂1,陈全心1,桂劲松1,方剑锋1,王永2,涂小慧2,李 卫2
    CADI磨球是一种在采矿、建材等行业中广泛应用的研磨介质,目前行业内常使用油淬+空气中等温处理或盐浴等温处理的工艺调控组织、改善性能,但这些工艺存在环境污染、损害健康、安全隐患、能源浪费等问题。通过特定设备及工艺手段精准控制降温过程,采用水-空交替等温淬火的方法处理CADI磨球,能够达到与油淬/盐浴等温淬火相同的热处理效果。利用该工艺批量生产的CADI磨球具有良好的一致性,金相组织及力学性能指标符合标准要求,并在实际应用中取得了良好效果。
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    “两步法”蠕化处理工艺在蠕墨铸铁 玻璃模具中的应用
    刘金海1,2,赵雪勃1,薛海涛1,付彬国1,张桂显2,张胜德3,刘长起4,王立新4,李寅国4
    针对冲入法蠕化处理工艺在玻璃模具铸件应用中存在的技术问题,提出了“两步法”蠕化处理工艺,并介绍了其在玻璃模具铸件中的应用。生产实践证明,“两步法”蠕化处理工艺能够制备蠕化率稳定、收缩倾向小的蠕墨铸铁玻璃模具,显著提高了模具的使用寿命。
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    升降臂的熔模铸造工艺设计及优化
    王海洋,李远志,张晓光
    升降臂因其结构较为复杂,在熔模铸造过程中常常会出现缩松、缩孔等缺陷。通过数值模拟仿真软件ProCAST,基于初始工艺方案的仿真结果,为了降低铸件的缩孔率,对浇注系统进行改进。并对浇注温度、浇注速度、型壳预热温度三个影响铸件成形质量的工艺参数进行正交实验,通过对比分析得到工艺方案A1B2C2:型壳预热温度1 050 ℃,浇注温度1 500 ℃,浇注速度450 mm/s。优化后的工艺参数使得产品的工艺质量和生产效率得到明显提高。
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    发动机单体气缸盖自动下芯工艺开发及应用
    时俊杰,崔景旭
    有的发动机气缸盖生产企业在生产单体气缸盖时砂芯转运及下芯都由人工操作,劳动强度大,易造成铸造缺陷。本文介绍了一种发动机单体气缸盖从组芯到下芯的自动下芯工艺开发及应用过程,以降低人工劳动强度、提升生产线自动化率和铸件产品质量。
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    新型柴油机气缸盖快速铸造工艺研究
    谢永泽1,阮麒麟2,谢宗华2,汤宏群2
    针对新型气缸盖短周期开发需求,结合某气缸盖的结构特点,采用外形砂型精密加工形技术结合砂芯喷墨打印制备铸型,1箱1件,人工组芯造型,侧浇底注成形铸件。生产验证结果表明,该方案设计合理,产品合格率高,与传统方法比较,铸造周期从75天左右缩短至10~30天。
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    压壳铸件的铸造工艺设计及试生产
    马玉琪1,于伟业2,刘瑞祥1,曾雯雯1,史书考1,王承云1,张 伟1,向青春1
    压壳铸件应用于许多流体工程领域中。根据压壳铸件的结构特点,首先基于其CAD图利用UG软件对该铸件进行了三维建模,然后设计其铸造工艺方案,并利用数值模拟软件ProCAST进行了工艺方案优化,分析了铸件的充型过程、凝固过程及缩孔、缩松缺陷分布等,终确定了压壳铸件的铸造工艺方案。再采用树脂砂利用数字化无模精密铸造成形机加工出砂型及砂芯,然后合型,熔炼金属液,进行实际浇注,对压壳铸件进行了试生产。所获得的铸件完全符合图纸的技术要求,为该压壳铸件采用重力铸造方法进行下一步中试生产奠定了工艺基础,同时也为其他压壳类铸件的铸造工艺设计提供了一定参考。
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    基于颗粒流态化技术的砂型3D 打印铺砂器的 开发与应用研究
    李 征,刘 丰,明 禹,王驰腾,侯俊吉
    为了解决铺砂过程中的预混砂结桥问题,本文基于颗粒流态化技术开发了一种新的砂型3D打印铺砂器。利用仿真手段对比分析了三种(平底、圆底、锥底)流化床铺砂器中型砂的流动特性,在满足铺砂量的要求下,平底流化床铺砂器对已打印砂面的破坏影响小。基于仿真结果开发了新的平底铺砂器样机并进行了现场应用,其铺砂质量良好。
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    Sn-Bi 合金的性能及其在砂型铸造叶轮中的应用
    纪洪双1,曹 峤1,于汇峰2
    介绍了Sn-Bi合金的工艺性能和物理性能,Sn-Bi合金熔模叶片的制备及其在砂型铸造叶轮中的应用。在砂型铸造叶轮过程中,传统的叶片起模方式和叶片组芯造型工艺等均会使叶片尺寸产生偏差,导致泵的气蚀、扬程等性能指标不能满足使用要求。由于Sn-Bi合金熔模叶片具有强度高、尺寸稳定、制作速度快等优点,应用在热固树脂砂芯中,在高温环下砂芯得到硬化;同时Sn-Bi合金通过模具孔洞熔化流失,使砂芯得到的叶片形状尺寸,从而得到符合水力尺寸和性能的叶轮铸件。
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    企业专访
    专注耐材20 年 助力绿色发展——访天津新世纪耐火材料有限公司总经理周斌
    男,出生于中国上海,成长在美国匹兹堡。曾就读于美国俄亥俄州大学商务系,专业学习金融、市场营销、国际贸易;罗伯特莫瑞斯大学MBA。曾任职于多个大型欧美跨国公司,负责在中国及亚太区市场管理和开拓、并购、公司重组、新团队组建等工作。现任新世纪耐火材料集团(NCR)董事总经理。
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    变局中创新 激流中勇进——记山东旭光得瑞高新材料股份有限公司总经理李庆松
    李庆松(1985-),男,2008年毕业于西安理工大学工商企业管理专业,2008年8月-2009年10月,任山东旭光得瑞高新材料股份有限公司见习经理,2009年10月-2011年12月任山东旭光得瑞高新材料股份有限公司采购部部长,2012年1月-2015年7月,任山东旭光得瑞高新材料股份有限公司技术质量部部长兼销售部部长,2015年7月至今,山东旭光得瑞高新材料股份有限公司总经理、法人代表。2021被评为山东省循环经济年度人物、德州市优秀企业家,2022年当选临邑县人大代表。
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