《铸造》杂志

  202305期

专题综述试验研究有色合金造型材料工艺技术
期刊基本信息

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  • 专题综述
    选区激光熔化制备镍基高温合金的研究进展
    刘泊良1,马志毅1,赵 军1,史 昆1,徐 凯2,刘时兵1,刘田雨1,岳 野1,程姣姣1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    改善高铬铸铁力学性能的研究方法
    黄佳瑜,张大斌,孙 杰,胡卓涛,何海军
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    试验研究
    GH3230 合金热控凝固试板补缩距离 与缩松判据研究
    廖佳立,孙 逊,关 洋,刘孝福,税国彦,马岚波,郭新力,金 磊
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    热处理对激光立体成形GH3536 力学性能的影响
    王树森1,郝铭淞2,3,梁静静2,刘丽荣3,王道红4,张 鹏4
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    冷冻砂型数字化铣削成形工艺参数优化研究
    张国磊1,单忠德1,2,刘丽敏1,李 征1,梁昊天1,明 禹1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    基于振动条件下高铬铸铁组织和性能的变化
    TG143.7
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    福州开元寺铁佛的XPS 分析
    唐 电,王 欣,陈孔发
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    有色合金
    S-EMS 复合作用对A356 铝合金 半固态组织形貌的影响
    范永飞1,孟令刚1,2,亚 斌1,2,张兴国1,2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    Al-Si-Cu-Ni-Mg 合金凝固组织调控及 对高温拉伸性能的影响
    李雪科1,钱伟涛1,孙克明1,葛素静1,霍臣明1,王 吉1,王印勤2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    热处理对Al2O3f/Mg-6Al-1Nd-1Gd 复合材料 组织演变与蠕变性能的影响
    徐 雷,刘董超,刘争争,李武钊,陈晓港,王武孝
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    Mg 对Al-Si-Mn-Mg 免热处理合金显微组织 与力学性能的影响
    常博文1,2,黄景福1,刘志中1,李宇飞3,李 笑3,杨继伟4
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    造型材料
    氧化锆纤维对氧化硅陶瓷型芯性能的影响
    李毅鹏,娄延春,刘孝福,郭新力,金 磊
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    基于热探针法的冷冻砂型导热系数测定与分析
    梁昊天1,2,刘 丰1,2,刘丽敏2,张国磊1,2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    硅砂原料特性对熔铸AZS 砖砂型强度的影响
    郭子华1,余 光2,李华春3,员文杰1,4
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    工艺技术
    某箱体的铸造工艺缺陷分析与优化设计
    马 聪,杨梦馨,程 强,初红艳
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    基于快速制造的砂型分型设计对比分析
    杨伟东1,方妍娇1,陈学广2,于建军3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    高牌号球墨铸铁前盖铸造缺陷分析 及工艺优化
    高 鸣1,刘军晖2,陈 闯3,高存贞2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    组合机床Y 向滑台体交错筋部位铸造工艺探究
    张健月1,陶应1,唐晓章2,王吉应1,陈华强1,邹 捷3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    热模离心球铁管Ti 含量对T 型管 承口成形质量的影响
    周占良,贺新卜,孙海刚,尤庆伟,任延军
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    汽车水冷机壳铸件机器人打磨工作站设计
    段海峰1,韩 伟1,陈晓斌1,杨 安2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    基于Web 的铸件温度场可视化
    刘晶峰,李洪友,蹇崇军,尤方怡
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
  • 专题综述
    选区激光熔化制备镍基高温合金的研究进展
    刘泊良1,马志毅1,赵 军1,史 昆1,徐 凯2,刘时兵1,刘田雨1,岳 野1,程姣姣1
    综述了镍基高温合金选区激光熔化技术(Selective Laser Melting,SLM)的研究进展。通过阐述IN718沉积态典型凝固组织及性能的变化规律,发现IN718合金工艺参数不匹配引起的微观缺陷难以消除,并在增材制造过程中存在裂纹的问题;结合激光增材制造过程中工艺参数对沉积态组织的影响、热处理后组织的变化及其对力学性能的影响等方面的研究,对镍基高温合金选区激光熔化技术予以展望,为镍基高温合金选区激光熔化技术的发展提供参考。
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    改善高铬铸铁力学性能的研究方法
    黄佳瑜,张大斌,孙 杰,胡卓涛,何海军
    :综述了高铬铸铁的基体组织和碳化物,介绍了近年来国内外研究学者最常用的提高高铬铸铁力学性能的方法:热处理和合金化。发现高铬铸铁的高磨损性能及其他力学性能主要取决于共晶碳化物的数量、类型及基体组织。可通过热处理、合金化等方法,在高铬铸铁凝固过程中改变高铬铸铁的基体结构、改善碳化物的形貌、控制碳化物的生长等方面对高铬铸铁的性能进行优化。最后,对未来的研究方向提出了展望。
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    试验研究
    GH3230 合金热控凝固试板补缩距离 与缩松判据研究
    廖佳立,孙 逊,关 洋,刘孝福,税国彦,马岚波,郭新力,金 磊
    针对GH3230合金热控凝固试板补缩距离与缩松判据开展研究,获得了真空水冷热控凝固工艺下不同厚度试板的补缩距离,是真空重力铸造各厚度试板补缩距离的10~14倍以上。通过数值模拟计算得到GH3230合金凝固成形产生缩松的临界判据值为10.0 K0.5·s0.5·cm-1,并完成反推验证,准确度达到96%。为提高试样凝固时的温度梯度,进行了锡冷热控凝固试验,发现锡冷热控凝固工艺可以消除300 mm×3 mm试板的缩松缺陷。
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    热处理对激光立体成形GH3536 力学性能的影响
    王树森1,郝铭淞2,3,梁静静2,刘丽荣3,王道红4,张 鹏4
    为提高激光立体成形GH3536航空发动机零件高温段的力学性能,对成形后的合金采用3种热处理制度,测试热处理后试样的拉伸和持久性能,分析了断口形貌和失效机理。结果表明:经双级时效热处理后的GH3536合金的抗拉强度和持久寿命有所提高;980 ℃固溶+双级时效热处理后的合金显微组织中存在Laves相,影响了合金力学性能;适当提高固溶处理温度和延长保温时间后,合金组织内部强化相弥散分布,改善了合金力学性能。
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    冷冻砂型数字化铣削成形工艺参数优化研究
    张国磊1,单忠德1,2,刘丽敏1,李 征1,梁昊天1,明 禹1
    冷冻砂型使用水做粘结剂,解决了树脂砂型的污染问题,实现了绿色铸造,基于减材原理的数字化铣削技术可实现冷冻砂型的高精高效加工。本文基于响应面试验研究冷冻砂型数字化成形工艺参数对冷冻砂型成形质量的影响规律,以主轴转速、进给速度、铣削宽度和铣削深度为研究因素,以尺寸精度和表面粗糙度为响应变量,拟合响应方程;通过响应方程求得表面粗糙度优化的参数解,并采用不同的算法(NSGA-II、NSGA-III和MOEAD)对冷冻砂型数字化铣削成形尺寸精度进行多目标优化;以HV和IGD为评价标准。结果表明,采用MOEAD算法更适用于本研究,HV值为0.324,IGD值为0.2。铣削成形的冷冻砂型表面质量满足浇注要求。
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    基于振动条件下高铬铸铁组织和性能的变化
    TG143.7
    高铬铸铁在凝固过程中,易形成粗大的初生碳化物,降低了材料的冲击韧性。通过在高铬铸铁凝固过程中外加机械振动处理,探究了振动工艺参数对碳化物形态、冲击韧性及耐磨性能的影响。采用光学显微镜和扫描电镜观察高铬铸铁显微组织的变化;利用X射线衍射和电子探针分析了物相组成。结果表明:与未经过振动处理的高铬铸铁相比,振动处理的高铬铸铁中M7C3型碳化物得到了细化,其冲击韧性较未处理高铬铸铁提高了16.36%;耐磨性提高了2.9倍。
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    福州开元寺铁佛的XPS 分析
    唐 电,王 欣,陈孔发
    福州开元寺铁佛是国内外现存的古代铁佛像。应用X射线光电子能谱技术,对该铁佛近表面和近心部区域样品Fe的2p和C的1s谱线进行分峰拟合,确定了铁佛表面存在的α–Fe、Fe3C、石墨、α-Fe2O3和SiC的摩尔含量。鉴定了铁佛表面的腐蚀产物为α-Fe2O3,确认了其近表面和近心部区域分属白口组织和麻口组织,其中的SiC来自抛光剂,并计算获得了渗碳体的石墨转化率R,分别为5.45 mol%和21.7 mol%。分析了铁佛的金相组织特点与成因,讨论其显著抗腐蚀的原因,阐述了XPS用于铸铁(特别是铁器文物)研究的优势,企望本文的分析方法可资参考。
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    有色合金
    S-EMS 复合作用对A356 铝合金 半固态组织形貌的影响
    范永飞1,孟令刚1,2,亚 斌1,2,张兴国1,2
    研究了蛇形通道制备A356铝合金半固态浆料时,浇注温度和通道数量对半固态坯料中心和边缘微观组织的影响。并结合蛇形通道与螺旋磁场电磁搅拌,开发了一种新型的半固态制浆方法——S-EMS,研究了高过热度浇注对A356铝合金半固态浆料初生形貌和尺寸的影响。结果表明:在不加任何处理时,显微组织具有明显的枝晶特征,部分枝晶臂长度甚至超过 200 μm。采用蛇形通道制备半固态浆料时,随着浇注温度的降低或通道数量的增加,试样中心与边缘的平均晶粒尺寸均不断减小并趋于平缓,形状因子不断增加并逐渐趋于平缓,但从3个通道增加至4个通道时,心部形状因子略微降低。S-EMS法在浇注温度680 ℃下制备出平均晶粒直径78.68 μm,形状因子0.65的微观组织,即使在高过热度浇注条件下也能制备出良好的半固态组织。当浇注温度降至660 ℃,制备出平均晶粒尺寸和形状因子分别为 70.25 μm及 0.71的具有理想微观组织的半固态坯料。
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    Al-Si-Cu-Ni-Mg 合金凝固组织调控及 对高温拉伸性能的影响
    李雪科1,钱伟涛1,孙克明1,葛素静1,霍臣明1,王 吉1,王印勤2
    应用JMatPro软件、金相显微镜、高温拉伸试验机和扫描电镜研究了浇注温度和模具温度对Al-Si-Cu-Ni-Mg合金凝固组织及高温拉伸性能的影响。结果表明:Al-Si-Cu-Ni-Mg合金的凝固组织主要为α-Al和共晶硅,合金中的强化析出相主要为δ-Al3CuNi、Q-Al5Cu2Mg8Si6、γ-Al7Cu4Ni、ε-Al3Ni和Mg2Si相;当控制浇注温度710 ℃,模具温度150 ℃时,Al-Si-Cu-Ni-Mg合金中α-Al晶粒、共晶硅、富Ni相、Q相、Mg2Si相尺寸最小,组织均匀程度和高温拉伸性能达到。
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    热处理对Al2O3f/Mg-6Al-1Nd-1Gd 复合材料 组织演变与蠕变性能的影响
    徐 雷,刘董超,刘争争,李武钊,陈晓港,王武孝
    采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、EDS能谱分析等手段研究了不同热处理态Al2O3f/Mg-6Al-1Nd-1Gd复合材料在200 ℃、70 MPa条件下压缩蠕变前后金属间化合物的变化情况以及蠕变性能差异。结果表明:Al2O3f/Mg-6Al-1Nd-1Gd复合材料中的金属间化合物主要可分为β-Mg17A112、Al2(Nd,Gd)、Al11(Nd,Gd)3和Mg2Si四种。复合材料经420 ℃+24 h固溶处理后,β-Mg17A112相和Al11(Nd,Gd)3相几乎完全消失,而经T6处理后,又会重新析出。其中,β-Mg17A112相呈针状或块状弥散分布于晶内,而Al11(Nd,Gd)3相则呈针状或短棒状在纤维周围或晶界处偏聚。与铸态和T6态复合材料相比,T4态复合材料组织中Al2(Nd,Gd)相和Al11(Nd,Gd)3相分布最为均匀,不会因针状Al11(Nd,Gd)3相在纤维处的偏聚而影响到复合材料界面应力传递,高温抗蠕变性能,蠕变应变值和稳态蠕变速率分别为0.5%和6.94×10-9 s-1,相比铸态复合材料分别下降了54.5%和58.4%。
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    Mg 对Al-Si-Mn-Mg 免热处理合金显微组织 与力学性能的影响
    常博文1,2,黄景福1,刘志中1,李宇飞3,李 笑3,杨继伟4
    研究了Mg元素含量分别为0.3%、0.5%、0.7%和0.9%的Al-Si-Mn-Mg免热处理铸造铝合金的显微组织和力学性能。通过变质和不同凝固速率,观察到不同的微观组织。结果表明,随着Mg元素含量的提高,合金的抗拉强度及屈服强度增加,伸长率降低。同时发现,随着Mg元素含量的提升,合金的变质效果出现不同程度的下降。
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    造型材料
    氧化锆纤维对氧化硅陶瓷型芯性能的影响
    李毅鹏,娄延春,刘孝福,郭新力,金 磊
    为提高硅基陶瓷型芯的综合性能,将不同含量的氧化锆短纤维添加至以锆英粉为矿化剂的型芯基体粉料中,通过热压注法制备氧化硅陶瓷型芯,研究型芯收缩率、显气孔率和力学性能的变化,并观察试样断面微观形貌。结果表明,当氧化锆纤维掺入量从0增加到5%,陶瓷型芯试样的室温和1 550 ℃高温抗弯强度先上升后下降;当氧化锆纤维掺入量为1%时,室温和1 550 ℃高温抗弯强度最好,分别为18.64 MPa和28.06 MPa,与未纤维强化的陶瓷型芯试样对比,分别提升15.84%和13.46%;氧化锆纤维掺入量为1%的陶瓷型芯试样的收缩率为0.89%,显气孔率为30.4%,高温变形量为0.71 mm。分析认为,氧化锆纤维掺入量较高导致纤维的完整性被破坏且出现团聚现象、对基体起割裂作用是陶瓷型芯试样综合性能变差的主要原因。
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    基于热探针法的冷冻砂型导热系数测定与分析
    梁昊天1,2,刘 丰1,2,刘丽敏2,张国磊1,2
    砂型导热系数对铸件性能有着重要的影响,本文对冷冻铸造中冷冻砂型的导热系数进行了研究。采用热探针法对不同含水量的冷冻砂型在不同温度下的导热系数进行了测定,建立冷冻砂型导热系数体积混合法预估模型,揭示了冷冻砂型导热系数与含水量以及温度的关系。试验结果表明,含水量越高,冷冻砂型导热系数越大。在低于0 ℃的温度环境下冷冻砂型导热系数随温度升高而增大;0 ℃时冰变水导致导热系数断崖式下降;0 ℃以上导热系数随温度的升高而升高。本文实现了冷冻砂型导热系数的测定分析,为冷冻砂型铸造更好的应用提供了研究基础。
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    硅砂原料特性对熔铸AZS 砖砂型强度的影响
    郭子华1,余 光2,李华春3,员文杰1,4
    为分析硅砂原料特性对砂型强度的影响,对5种不同硅砂酸耗值、含泥量、圆形度以及粒度分布等特性进行表征,分析各特性参数与型砂试样24 h抗弯强度的关联度。结果表明:硅砂酸耗值在6 mL以下时的差异与砂型强度关联性较低;40#-70#硅砂集中度在95%以上时,含泥量对砂型强度影响较大,当集中度近似在80%以下时,含泥量对强度影响程度变小;5种硅砂圆形度和型砂试样体积密度与其强度有更密切的关联性;采用对数变换值表征法细分40#-70#硅砂得出粒度Φ值的标准差与砂型强度关联性。
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    工艺技术
    某箱体的铸造工艺缺陷分析与优化设计
    马 聪,杨梦馨,程 强,初红艳
    以某种提升箱体为铸造工艺设计对象,通过对其结构功能性分析,为其设计了顶注式和底注式两种浇注系统,并使用ProCAST模拟软件对两种浇注系统进行数值模拟与对比分析后,选择了底注式浇注系统。针对底注式浇注系统进行了两次工艺优化,先后分别增设了发热保温冒口、出气孔和冷铁。经模拟分析证实优化措施有效,铸件的铸造缺陷出现的概率大大降低。
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    基于快速制造的砂型分型设计对比分析
    杨伟东1,方妍娇1,陈学广2,于建军3
    分型设计是砂型设计中重要的一个环节,通过分析快速制造用于典型复杂铸件的砂型分型案例及其特点,对3D打印技术和快速复合成形技术的分型设计思路进行对比阐述。基于典型案例对这两类成形方法用于复杂铸件的砂型分型设计规则进行了归纳和总结,为复杂铸件砂型分型问题提供了较为系统指导性的分型依据,以满足复杂铸件省时高效的发展趋势。
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    高牌号球墨铸铁前盖铸造缺陷分析 及工艺优化
    高 鸣1,刘军晖2,陈 闯3,高存贞2
    采用湿型铸造生产的球铁前盖铸件常是通过在砂芯内放置冷铁消除铸件缩松缺陷,其工艺复杂,在批量生产中铸件的气孔及缩孔废品比例较高。本研究简化了前盖铸造工艺,其内腔由吊砂工艺带出,减少了主体砂芯。该工艺在利用铁液自重补缩的同时,辅以侧冒口补缩以及在局部增加冷铁。优化后的工艺降低了铸件的废品率,同时也简化了生产工艺,降低了铸造成本。
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    组合机床Y 向滑台体交错筋部位铸造工艺探究
    张健月1,陶应1,唐晓章2,王吉应1,陈华强1,邹 捷3
    组合机床Y向滑台体(以下简称滑台体)的交错筋部位在铸造过程中易形成局部热节,不利于铸件顺序凝固。对比了交错筋部位放置冒口和放置冷铁两种工艺方案后发现,采用后者不仅简化了工序,而且提高了工艺出品率约3%。通过铸件凝固过程数值模拟与超声波探伤验证了冷铁工艺方案的合理性。
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    热模离心球铁管Ti 含量对T 型管 承口成形质量的影响
    周占良,贺新卜,孙海刚,尤庆伟,任延军
    :球化铁液成分对热模离心球墨铸铁管产品的力学性能、金相等内在质量影响很大。对热模离心球墨铸铁管外观质量和成分之间关系的研究比较少,尤其是对承口的外观质量方面的研究。生产中大量的实物与数据比对发现,铁液Ti元素和热模大口径面成形质量存在关联性。分析了承口D3面成形质量缺陷的成因,重点分析球化铁液的Ti元素的含量和承口D3面的成形质量对应关系,从而找到控制承口D3面的质量的方法。
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    汽车水冷机壳铸件机器人打磨工作站设计
    段海峰1,韩 伟1,陈晓斌1,杨 安2
    汽车电机水冷机壳完成低压铸造后,人工打磨铸件时劳动强度大、打磨工艺成本高、精度差且效率低。设计了一套机器人打磨工作站系统,包含水冷机壳旋转台夹具、IRB2600机器人、双浮动电主轴、护栏4大部件。利用机器人离线仿真软件RobotStudio进行了机器人打磨工作站的布局、动作模拟、打磨路径以及周期节拍的仿真。在实际构建机器人系统之前,先进行了水冷机壳打磨工艺过程中机壳的姿态位置、旋转角度、停顿时间和双浮动主轴的粗、精打磨工艺换刀的设计和试运行,并进一步优化打磨路径及细节来获得更高的打磨质量,为水冷机壳铸件机器人打磨提供真实的验证。该打磨工作站不但可提高去铸造毛刺的效率,也可以实现机器人打磨工作站的连贯性,进而提高电机水冷机壳行业机壳打磨的自动化 水平。
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    基于Web 的铸件温度场可视化
    刘晶峰,李洪友,蹇崇军,尤方怡
    为了满足铸造CAE网络化应用需求,聚焦于铸件温度场可视化,研究基于ECMAScript2015(ES6)标准的本地文件访问、基于HTML5画布元素的绘图以及网格实体的计算机图形学等关键技术,开发了一套铸件温度场可视化的Web应用程序。该程序运行时,所有交互操作都在客户端完成,不需要后台支撑,更为重要的是,操作便捷的图形化工具按钮以及实时渲染的真实感网格实体可以带来优良的用户体验。
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