《铸造》杂志

  202312期

专题综述试验研究有色合金压力铸造工艺技术标准化
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  • 专题综述
    变质细化在Mg-Al 系合金中的应用 及研究进展
    李华成1,2,程法嵩3,于 雷4,范顺昌4,占 亮1,2,冯志军1,2,马英勃1,2,孙志明1,2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    镁合金熔模铸造技术及其应用
    赵 鹏1,2,洪润洲1,2,周永江1,2,张 1,2,范学1,2,左 强1,2,姚惟斌1,2,陈明伟1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    试验研究
    ZL114A 导弹舱体低压铸造工艺与 组织性能研究
    樊振中1,2,丛 延3,吴凌华4,李卫东5,罗 磊4,苗 健6, 刘 国5,彭石磊5,张勇为5,杨 欢5
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    K439B 高温合金变截面铸件缩孔缩 松数值模拟与试验
    鄯 宇1,隋大山1,麻晋源1,李金锋2,董安平3,孙宝德3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    吹砂条件对DZ125 合金再结晶和 蠕变性能的影响
    孙 颖1,刘军和1,王福德1,张明俊2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    稀土元素钇对K4648 高温合金性能的影响
    严 密1,贺凯歌2,梁小刚2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    时效热处理对增材制造FeCoNi 中熵合金 微观组织与力学性能的影响
    夏忠虎1,2,张友昭1,任延杰2,李昱彤2,李相伟1,张书彦1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    离心轧辊花斑问题的形成原因分析
    方 伟1,2,张劲飞1,吕记伟1,刘杰兵3,4,赵立波3,4, 陈兴富3,4,肖志霞1,2,冯建航1,2,殷福星1,2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    基于散射信息的铸件不同角度裂纹缺陷 全聚焦成像研究
    刘尚瑀1,朱 智1,侯岺明2,侯春雨1,李兴捷1,刘 洋1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    基于正交设计的热芯盒磷酸盐粘结剂 砂改性研究
    骆志鹏1,2,夏 露1,2,张友寿1,2,谭青焕1,2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    大尺寸规格含铜铸钢材料的性能试验研究
    张洪生,付晓虎,许 诺
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    有色合金
    机械振动对消失模壳型铸造A357 合金显微组织和力学性能的影响
    杨琪琳1,王月雷2,陈隆波1,3,曾效舒4
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    冷铁和冒口对ZL702A 合金组织和 力学性能的影响
    毛郭灵1,李宇飞2,王根全1,蒲博闻1,李泽华2,周海涛1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    压力铸造
    基于田口法的铝合金空心控制臂 低压铸造工艺优化
    黄 庆,苏小平
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    差速器壳体高压压铸工艺模拟及优化
    邵熠羽1,2,彭文飞1,2,崔 杰3,旷鑫文3,邹 杰1,2,Moliar Oleksandr1,2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    解决铝合金压铸件泄漏缺陷的模具优化设计
    侯丽彬,刘海影,郭 瑞
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    工艺技术
    超低温球墨铸铁件的生产过程控制 及技术研究
    朱正锋,喻光远,封雪平,穆彦青,邓 晗
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    锡青铜大口径薄壁导套的离心铸造 及工艺改进
    刘海娜1,王彦婷1,杨为勤2,刘领兵3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    五包合浇生产122 t 葛洲坝转轮体铸件
    杨程坤1,叶文辉2,吴仁贵2,杨茂一1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    浅析铸造电弧炉熔炼数字化转型发展
    江 涛1,徐贵宝2,常有余1,何氢玲1,解澄剑1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    标准化
    铸钢国际标准的新进展
    朱家辉1,2,秦广华1,张 寅1,成京昌2,陈亚涛3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
  • 专题综述
    变质细化在Mg-Al 系合金中的应用 及研究进展
    李华成1,2,程法嵩3,于 雷4,范顺昌4,占 亮1,2,冯志军1,2,马英勃1,2,孙志明1,2
    介绍了Mg-Al系合金的特点。综述了C、Sr、Ti、RE元素对Mg-Al系合金变质细化的影响和作用机理。从AZ、AM、AS、AE合金体系出发,对比了不同变质处理下的差异,指出了变质剂使用的用量、加入温度、保温时间,归纳了变质剂对合金晶粒尺寸、组织演变、力学性能的影响,为Mg-Al系合金变质细化提供参考,最后总结了几类合金中变质剂的作用特点,为制备高性能低成本的镁合金提供系统思路。
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    镁合金熔模铸造技术及其应用
    赵 鹏1,2,洪润洲1,2,周永江1,2,张 1,2,范学1,2,左 强1,2,姚惟斌1,2,陈明伟1
    梳理了镁合金熔模铸造技术所涉及的铸造镁合金类型、熔炼浇注方法、熔体与型壳界面反应机理研究、型壳制备工艺以及镁合金熔模精密铸件的应用情况,提出了镁合金熔模铸造中存在缺乏型芯技术的技术问题。认为镁合金熔模精密铸造技术对于满足结构材料轻量化需求有着明显的优势,具有良好的应用前景。
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    试验研究
    ZL114A 导弹舱体低压铸造工艺与 组织性能研究
    樊振中1,2,丛 延3,吴凌华4,李卫东5,罗 磊4,苗 健6, 刘 国5,彭石磊5,张勇为5,杨 欢5
    采用Pro-CAST仿真计算软件对ZL114A导弹舱体充型流动场、凝固温度场与疏松分布进行了计算分析,充型和凝固总时长分别为9.24 s与2 788.54 s,提高浇注温度和充型增压压力至720 ℃与15 kPa后,改善了合金熔体的成形流动性能与压力补缩效果,疏松分布显著减少。附铸试样T6态平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与弹性模量分别为351 MPa、284 MPa、10.0%与70.4 GPa,本体试样平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与布氏硬度分别为343 MPa、280 MPa、8.4%与HBS116,对应离散系数CV分别为1.5%、3.1%、5.4%与3.5%,径向和高向凝固收缩率调整为1.05%与0.90%后,导弹舱体内腔尺寸精度达到HB 6103—2004 CT8级。铸态组织主要由α-Al基体、(α-Al+Si)共晶体、Mg2Si相与Al3Ti相等组成,顶端区域、中部区域与底部区域α-Al基体平均晶粒直径各为96.8 μm、112.9 μm与117.6 μm,T6热处理后铸态板边状与多边块状共晶硅相形貌转变为球状或短粗棒条状,硅相长宽比由11.1降至2.0,断口表面可观察到大量的微观韧窝,材料断裂机制为韧窝断裂。
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    K439B 高温合金变截面铸件缩孔缩 松数值模拟与试验
    鄯 宇1,隋大山1,麻晋源1,李金锋2,董安平3,孙宝德3
    具有变截面结构特征的铸件极易产生缩孔缩松缺陷,而准确预测并抑制缩孔缩松是制定合理铸造工艺的关键技术之一。采用有限元方法对K439B高温合金变截面铸件精密铸造过程进行了数值模拟,对比分析了Porosity判据、Niyama无量纲判据和APM(Advanced PorosityModel)判据的缩孔缩松数值模拟结果,结合铸造试验结果,确定了APM判据具有更高的数值模拟精度。在此基础上,采用APM判据数值模拟了不同截面铸件的缩孔缩松演化特点。数值模拟结果表明:随着截面比值由2∶1增加到12∶1,特征区域的孔隙率由2.31%增大到4.56%,孔隙总体积由0.44 cm3增加到3.65 cm3,并且大体积分数的宏观缩孔逐渐增多,而锥形孔隙的长宽比则不断减小。
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    吹砂条件对DZ125 合金再结晶和 蠕变性能的影响
    孙 颖1,刘军和1,王福德1,张明俊2
    在不同吹砂条件下对DZ125合金进行吹砂处理,研究了吹砂强度、吹砂介质以及热处理工艺对合金再结晶及蠕变性能的影响。结果表明,在相同的热处理条件及吹砂介质下,合金的再结晶层厚度随吹砂强度的增加而加深。当吹砂介质和吹砂强度相同时,标准热处理态合金的再结晶层最深,其次是固溶态合金,而均匀化处理合金的再结晶层厚度最小。在0.4 MPa/1 min条件下,吹湿砂样品的再结晶层最薄,吹干砂样品次之,而吹河砂样品再结晶层最厚。DZ125合金在980 ℃/235 MPa下蠕变测试结果表明,再结晶的试样的蠕变寿命明显低于未发生再结晶的标准热处理态合金,而不同吹砂强度下DZ125合金的蠕变寿命相当,说明当再结晶层超过某一厚度值后,其在合金中的损伤作用相当。此外,再结晶对壁厚2 mm到4 mm试样的蠕变性能并无明显的影响。
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    稀土元素钇对K4648 高温合金性能的影响
    严 密1,贺凯歌2,梁小刚2
    采用不含钇和含0.02%钇的两种配方,同一工艺路线经过固溶和时效后,对不加钇和加钇的K4648合金试样分别进行室温拉伸试验、高温持久试验和抗氧化试验。结果表明,加入0.02%钇后,断后伸长率平均值由9.6%提升至14.5%;冲击韧性平均值由21.5 J/cm2提升至24.4 J/cm2;在环境温度800 ℃并施加206 MPa应力下,试样持久寿命由50 h提升至60 h;合金的抗氧化性能也得到进一步提升,但对合金室温拉伸强度影响不大。
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    时效热处理对增材制造FeCoNi 中熵合金 微观组织与力学性能的影响
    夏忠虎1,2,张友昭1,任延杰2,李昱彤2,李相伟1,张书彦1
    采用激光选区熔化(SLM)技术制备了一种新型高强FeCoNi中熵合金,通过SEM、TEM、EBSD和XRD分析了时效热处理对FeCoNi合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:沉积态样品为单相的BCC固溶体,平均晶粒尺寸为4.29 μm,显微硬度为HV 336,抗拉强度1 010 MPa,伸长率约4%。经过470 ℃热处理后,在晶界与晶内析出白色颗粒状沉淀相,TEM分析为富Ni的Ni3Fe金属间化合物。Ni3Fe相含量随热处理时间的延长逐渐增加,时效4 h后析出相含量最多为13%,合金平均硬度增至HV 535,与沉积态相比硬度提升了59%,抗拉强度提高到1 514 MPa。470 ℃低温时效热处理使合金组织中产生了纳米级Ni3Fe析出相,同时细化晶粒,且析出相与基体呈现共格关系,显著提高合金强度。
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    离心轧辊花斑问题的形成原因分析
    方 伟1,2,张劲飞1,吕记伟1,刘杰兵3,4,赵立波3,4, 陈兴富3,4,肖志霞1,2,冯建航1,2,殷福星1,2
    针对轧辊使用中出现的花斑缺陷问题,利用金相显微镜、电子探针等工具对花斑区和正常区进行微观组织观察与区域元素分布测量,并对微观组织进行量化分析,探讨了轧辊花斑的形成原因。结果表明,花斑问题的产生和轧辊表面氧化程度关联,而氧化程度和局部渗碳体尺寸密切相关。花斑区组织和正常区相比更为细小,花斑区尺寸大于100 μm的渗碳体占比不足30%,正常区尺寸大于100 μm的渗碳体占比接近80%。组织差异造成正常区氧化程度较高,颜色偏暗;而花斑区氧化较为分散,未形成大块氧化区域;两个区域的氧化程度差异造成了花斑现象。花斑现象形成原因的分析,有利于下一步离心铸造轧辊的制备工艺设计与优化,获取均匀组织以改善花斑问题。
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    基于散射信息的铸件不同角度裂纹缺陷 全聚焦成像研究
    刘尚瑀1,朱 智1,侯岺明2,侯春雨1,李兴捷1,刘 洋1
    裂纹缺陷严重影响铸件质量,因铸件服役过程中受力角度不同,不同角度裂纹对其质量影响的程度有所不同,因此需要对裂纹角度进行判断。本文选用仿真结合试验的方式,采用相控阵超声检测手段对不同角度裂纹进行成像分析。首先通过有限元仿真对缺陷散射信息进行提取,建立裂纹角度与散射角度之间的关系,最终通过全数据采集及全聚焦成像对裂纹角度进行判断。结果表明,在裂纹角度较小时,试验结果与仿真结果一致,裂纹角度较大时可通过本文建立的角度对应关系进行判断。
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    基于正交设计的热芯盒磷酸盐粘结剂 砂改性研究
    骆志鹏1,2,夏 露1,2,张友寿1,2,谭青焕1,2
    采用正交试验对热固化磷酸盐粘结剂砂进行复合改性。结果表明,每份粘结剂中四甲基乙二胺和甘露醇加入量分别为6 g和12 g较优,混砂时阳离子聚丙烯酰胺水溶液和草酸水溶液两种辅料的加入量均为占砂质量0.3%,浓度分别为0.8%和12.5%较优;采用优方案制得的砂样在射砂压力为0.8 MPa、模具温度150 ℃、加热3 min的条件下,固化抗弯强度可达4.2 MPa,在40%~50%湿度环境下存放24 h,抗弯强度下降幅度为2.83%,试样继续在60%~65%湿度环境下存放24 h后,抗弯强度下降幅度为22.89%,复合改性的热固化磷酸盐粘结剂砂抗吸湿性能有较明显提升。
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    大尺寸规格含铜铸钢材料的性能试验研究
    张洪生,付晓虎,许 诺
    对三种不同尺寸规格铸造的含铜钢大试块进行了热处理,并在试块表面、T/4和芯部位置分别取样进行力学性能检测。结果表明,该含铜铸钢试块经热处理后可满足300 mm及400 mm壁厚构件的性能要求,但尺寸规格更大的450 mm壁厚试块,性能检测出现了不合格结果。在一定冷速范围内,正火冷却速度对该含铜铸钢的强度提升有一定帮助。采用两次正火热处理比一次正火热处理时的综合力学性能要更好,两次正火热处理后含铜钢的晶粒更细小。
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    有色合金
    机械振动对消失模壳型铸造A357 合金显微组织和力学性能的影响
    杨琪琳1,王月雷2,陈隆波1,3,曾效舒4
    对A357铝合金消失模壳型铸造铸件凝固过程中的机械振动频率如何影响合金的显微组织、力学性能和断裂行为进行了研究。试验结果表明:不同频率下的机械振动显著改善了A357合金α-Al初生相和共晶硅颗粒的尺寸和形貌,提高了A357合金的力学性能和密度。随着振动频率的逐渐增加,A357合金的晶粒尺寸和二次枝晶臂间距逐渐减小,力学性能和密度逐渐提高。α-Al相和共晶硅颗粒的形貌分别由粗枝晶向等轴晶和粗片状结构向纤维状结构演变,振幅越强,平均晶粒尺寸越大,合金的力学性能随着振幅的增加而不断下降。此外,机械振动使A357合金的断口形貌由无振动时的脆性断裂转变为明显的塑性断裂,且随着振动频率的增加,韧窝加深且分布更加均匀。
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    冷铁和冒口对ZL702A 合金组织和 力学性能的影响
    毛郭灵1,李宇飞2,王根全1,蒲博闻1,李泽华2,周海涛1
    利用金相显微镜和室温拉伸试验研究了冷铁和冒口对ZL702A合金组织和力学性能的影响。结果表明:优选呋喃树脂砂的目数为50/100,配方为树脂含量1.0%,固化剂0.4%。在一定范围内,冷铁越厚,组织越致密,综合力学性能越高。在实际的大型复杂结构铸件的生产过程中,应依据所需的性能、组织和冷速布置冷铁,在保证铸件顺序凝固的前提下尽可能增大冷铁厚度。根部尺寸大的冒口样品的二次枝晶臂间距小,综合力学性能高。冒口位置在铸锭中间时,合金的二次枝晶臂间距较小,合金的综合力学性能较高。
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    压力铸造
    基于田口法的铝合金空心控制臂 低压铸造工艺优化
    黄 庆,苏小平
    为优化低压铸造A356铝合金空心控制臂的工艺参数,通过田口法,以凝固时间、缩松、缩孔体积值和二次枝晶臂间距为评价指标,利用均值与极差分析和方差分析的方法,分析了温度参数与时间参数对铸件成形质量及力学性能的影响。结果表明:模具预热温度及充型时间对铸件力学性能、生产效率均有显著影响。
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    差速器壳体高压压铸工艺模拟及优化
    邵熠羽1,2,彭文飞1,2,崔 杰3,旷鑫文3,邹 杰1,2,Moliar Oleksandr1,2
    为解决高压压铸铝合金差速器压铸过程中出现气孔、缩孔等问题,运用有限元软件ProCAST对差速器壳体高压压铸过程进行数值模拟,利用求解流场、温度场、速度场预测压铸缺陷,并通过正交试验优化了压铸工艺。结果表明,充型过程中底部圆筒及两侧支架区域存在卷气问题;凝固过程中金属液温度梯度较大,铸件会发生凝固不均、浇道提前凝固现象,完全凝固时会形成缩孔缺陷。综合压铸参数对凝固时间、卷气量及缩孔体积的影响,浇注温度650 ℃、模具温度220 ℃、压射速度为5 m/s为压铸参数,压铸试验验证了压铸参数的可靠性。
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    解决铝合金压铸件泄漏缺陷的模具优化设计
    侯丽彬,刘海影,郭 瑞
    以一款汽车发动机曲轴箱体为例,介绍了铝合金压铸件泄漏发生的部位,通过密封测试“气泡”试验及对铸件缺陷部位进行剖切检查,确定泄漏产生的原因是铸件内部有贯穿性缩孔和缩松,利用成因分析表对缩孔根本原因进行分析,并通过局部增压、增加型芯冷却、型腔成形表面加工散热网纹等模具优化方案,有效地解决曲轴箱体的缩孔缺陷,提高铝合金压铸件产品的一次合格率。
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    工艺技术
    超低温球墨铸铁件的生产过程控制 及技术研究
    朱正锋,喻光远,封雪平,穆彦青,邓 晗
    介绍了2种-40 ℃超低温球墨铸铁QT400-18L和QT500-7L产品的铸造工艺、造型工艺、熔炼工艺及量产质量控制等生产过程的关键控制工序。-40 ℃超低温球铁铸件综合成品率可以稳定控制在92%以上。在-40 ℃超低温球铁基础上,进一步研究了硅、锰、磷及硫对-60 ℃超低温球铁冲击韧性的影响,并对影响规律进行了分析。
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    锡青铜大口径薄壁导套的离心铸造 及工艺改进
    刘海娜1,王彦婷1,杨为勤2,刘领兵3
    大口径薄壁导套材质为ZCuSn5Pb5Zn5,质量要求较高,采用了大型滚轮式离心机生产。根据估算铸型温度,给出了对铸型是否需要采用水冷措施的判断条件。在大型滚轮式离心机上浇注直径大且长度短的套类时,铸型可采用垫空补足方法。对于大口径薄壁铸件,重点要防止铸件内产生夹杂。首件采用缝隙式浇道浇注,加工后产品因有夹杂而报废。经工艺改进后,采用双排雨淋式浇道,8件产品组织致密,无夹杂缺陷,质量良好。
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    五包合浇生产122 t 葛洲坝转轮体铸件
    杨程坤1,叶文辉2,吴仁贵2,杨茂一1
    基于葛洲坝水电站转轮体的结构特点及冶炼设备和天车起吊能力,制定了5包合浇、2包补浇冒口的浇注工艺及在地坑中于880~900 ℃切冒口的打箱工艺。通过空包演练浇注过程,确定了每包出钢、保温和浇注的时间,成功浇注了净重122 t的葛洲坝水电站转轮体;采用地坑中热切冒口、利用余热退火工艺,弥补了天车能力不足,保证了铸件的顺利生产。
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    浅析铸造电弧炉熔炼数字化转型发展
    江 涛1,徐贵宝2,常有余1,何氢玲1,解澄剑1
    熔炼作为铸造过程的关键环节,对成本、质量、安全、环保等方面影响很大,依赖传统经验的生产管理模式工作效率低,质量波动大,变得越来越跟不上时代的发展。鉴于此,本文阐述了铸造电弧炉熔炼数字化管理与控制的问题和难点,从确立熔炼数字化技术路线、构建熔炼数学模型、提高数据传输集成、强化数据处理技术等方面介绍了数字化转型提升的思路,为铸造熔炼技术的发展提供参考和借鉴。
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    标准化
    铸钢国际标准的新进展
    朱家辉1,2,秦广华1,张 寅1,成京昌2,陈亚涛3
    介绍了国际标准化组织的铸钢材料技术标准体系。重点介绍了最新制修订国际标准的主要内容和变化,以及铸钢材料的特性及典型应用。指出了铸钢国际标准发展的新趋势。
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