《铸造》杂志

  202209期

试验研究铸钢•铸铁有色合金特种铸造工艺技术
期刊基本信息

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  • 试验研究
    一种基于高温合金超薄件的晶粒细化剂 及其与铸造工艺适应性研究
    蔡文波1,杨金侠2,孟 杰2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    形状特征与领域知识驱动的多特征多领域 铸件模型检索算法
    孙晓龙1,张东城2,王 玉3,计效园1,王先飞2,王 琳3,刘睦坤4,李宝辉2,周建新1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    不同凝固条件下共晶Si 生长界面稳定性 及分枝生长
    周鹏飞1,2,顾伟璐1,陆从相1,杨书根1,孙 瑜2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    原位自生富Ta 相增强锆基非晶复合材料 及其力学性能
    刘 凯1,张 磊1,陈忠维1,吕书林2,郭 威2,3,4
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    导轨材料抗电弧烧蚀性能
    谭本立1,2,范新会1,2,刘 杰1,2,王 鑫1,李 炳1,杨 珂1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    无机磷酸盐干态覆膜砂用粘结剂的改性研究
    夏增权1,2,张友寿1,2,夏 露1,2,罗圆圆1,2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铸钢•铸铁
    回火温度对Cr23 高铬铸铁组织性能的影响
    李 毅1,3,朱鹏霄2,3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    基于硬度和组织演化的含硼高速钢淬火工艺研究
    陈守东1,2,魏 帅1,2,孙文平1,2,王 银3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    两种大断面球墨铸铁用孕育剂的效果分析
    倪 钧1,马寒坤2,狄崇祥1,张本水2,赵 平1,张吉祥2,郭利霞2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    热处理工艺对过共晶高铬铸铁 组织及性能影响研究
    张 凯1,张建平2,张 祯1,钟 宁3,卢尚文1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    有色合金
    超声功率对AlSi7MgCu2 合金组织 及力学性能的影响
    李便霞,曾凡娇
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    搅拌铸造法制备TiC 增强纯镁复合材料 的组织与性能
    赵玉玺1,郭瑞臻1,乐启炽1,赵大志1,李小强1,任 良1,李洪运1,胡文鑫2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    特种铸造
    精密铸造大型蜡模成形过程的数值模拟
    崔新鹏,李 峰,蔡诗雅,张爱斌,南 海
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    熔模铸造ZM5 合金界面换热系数研究
    孟晓东,张荣强,冀晓磊,邢昌勇,李 波,许龙欢
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    工艺技术
    整铸式立辊机架铸造技术研究
    贾冠飞1,2,3,徐恩献1,2,3,魏长锁1,2,史国峰1,2,胡中华1,2,鲁学钢1,2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    大型框架铸钢导轨铸造工艺设计与优化
    杨 清1,李 爽1,王 旭1,高占勇2,华连庚1,孙晓宇1,刘亚楠1,付 超1,武玉平1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    QT350-22AL 厚大断面低温球墨 铸铁件熔炼生产工艺
    潘 密,邵 斌,杨宗明,何 程,杨 华,刘 伟
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铝合金缸盖水套芯工艺孔缺陷分析及工艺优化
    任泽翔1,丛培军1,宋翰卿1,刘卓霖1,马 林2,王 帅1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铝合金车轮铸造裂纹研究
    曹学锋,朱大智,张少文,刘云志
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    球墨铸铁冷铁与灰铸铁冷铁的应用分析
    马志刚
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
  • 试验研究
    一种基于高温合金超薄件的晶粒细化剂 及其与铸造工艺适应性研究
    蔡文波1,杨金侠2,孟 杰2
    基于高温合金薄壁件超高温浇注导致粗大晶粒和柱状晶形成的问题,进行细化剂成分优化设计,并调整细化剂的添加量和粒度,制备不同晶粒尺寸的高温合金试样。通过对晶粒和微观组织进行观察,分析了晶粒细化机理及其工艺适应性。结果表明,细化剂芯部的C、Al、Cr、Nb、Co和Ti等元素具有异质形核作用,外部的Ni、W、Nb元素具有抑制细化剂高温衰退的作用;细化剂中Ti、Nb、W和Cr通过形成碳化物增加形核质点;Ti通过与Al生成正方晶格的TiAl3进行异质形核;Co直接作为面心立方晶格(相的形核基底,或者借助与Al生成体心正方晶格结构的CoAl来增加形核基底,起到细化晶粒作用。在薄壁件浇注温度要求的1 545~1 635 ℃范围内保证晶粒细化效果的前提下,提出了细化剂的添加量、粒度和保温时间等参数的适宜范围。
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    形状特征与领域知识驱动的多特征多领域 铸件模型检索算法
    孙晓龙1,张东城2,王 玉3,计效园1,王先飞2,王 琳3,刘睦坤4,李宝辉2,周建新1
    针对铸造典型应用领域中,由于以形状分布直接检索复杂铸件三维模型的效果差,造成的历史成熟工艺复用难等问题,提出了一种形状特征与领域知识驱动的多特征多领域铸件模型检索方法。该方法基于D2算子、模数算子等6个特征算子提取三维模型形状、热节等结构特征与铸造工艺知识特征,建立多个特征向量描述三维模型。计算并比较特征向量相似度大小进行模型的筛选,检索出工艺设计方案相似的三维模型。开展航空、航天、轨道交通、工程机械等领域铸造企业产品三维模型库的相似检索实验,在多领域多类别模型测试集、流体机械单领域多类别模型测试集中,Top-3模型检索准确率分别为85.06%、95.83%。结果表明,相较于传统形状分布算子,该方法对于铸件三维模型描述能力强、检索性能高,为后续基于三维模型检索的铸件历史工艺复用提供技术支撑。
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    不同凝固条件下共晶Si 生长界面稳定性 及分枝生长
    周鹏飞1,2,顾伟璐1,陆从相1,杨书根1,孙 瑜2
    通过OM、SEM、EBSD等技术分析了不同凝固条件下共晶Si的生长行为。结果表明:共晶Si存在从平界面→胞状晶→树枝晶的转变过程。同一个共晶(团)晶粒的Si相和α相都不是单晶体。Al、Si两相共生生长过程中,共晶α可通过重复形核、亚晶界以及小角度晶界来调整生长位向以满足两相耦合生长的要求。
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    原位自生富Ta 相增强锆基非晶复合材料 及其力学性能
    刘 凯1,张 磊1,陈忠维1,吕书林2,郭 威2,3,4
    :利用元素微添加法成功在锆基非晶基体中引入了原位自生富Ta增强相。富Ta相分布均匀、平均尺寸及颗粒间距与基体的特性塑性加工区尺寸相近。复合材料表现出优异的综合力学性能,包括高断裂强度及大断裂塑性。原位自生富Ta相可有效阻碍基体中主剪切带的迅速扩展,造成主剪切带的分枝及增殖,产生多重剪切带。同时,富Ta相本身变形及硬化行为对整体变形也做出了贡献。
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    导轨材料抗电弧烧蚀性能
    谭本立1,2,范新会1,2,刘 杰1,2,王 鑫1,李 炳1,杨 珂1
    采用真空感应熔炼铸造的方法制备Cu-0.7Cr-0.12Zr基体材料,用真空自耗熔炼的方法制备Cu-0.7Cr-0.12Zr-0.1Ag-0.12Nb-1SiC-0.5Gr(石墨)-2W导轨用复合材料,在自制的电弧烧蚀装置上分别测试两种材料的烧蚀率,观察了它们的烧蚀特征,对比分析材料在不同烧蚀次数、不同面电流密度下烧蚀率和烧蚀形貌的变化。结果表明,随着烧蚀次数和电流密度的增加,两种材料的烧蚀面积逐渐增大,烧蚀率先升高后降低。基体材料和复合材料的烧蚀率差距逐渐减小,从4.2∶1减小到1.8∶1。
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    无机磷酸盐干态覆膜砂用粘结剂的改性研究
    夏增权1,2,张友寿1,2,夏 露1,2,罗圆圆1,2
    采用二氧化硅对无机磷酸盐干态覆膜砂用粘结剂进行改性。结果表明,亲水性纳米二氧化硅(一种由KH570改性的商用材料)改性粘结剂对砂型强度以及表面质量有明显的提高。亲水性纳米二氧化硅加入量的适用范围为占粘结剂的0.1%~8.25%,加入占粘结剂的0.3%亲水性纳米二氧化硅时,砂型强度及表面质量提升最多。
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    铸钢•铸铁
    回火温度对Cr23 高铬铸铁组织性能的影响
    李 毅1,3,朱鹏霄2,3
    通过光学显微镜,显微硬度、洛氏硬度、冲击及磨损试验,研究了不同回火温度对Cr23高铬铸铁组织和性能的影响。结果表明:随着回火温度的升高,Cr23高铬铸铁的硬度、冲击韧性和耐磨性均先升后降。经过950℃淬火+500 ℃回火处理的Cr23高铬铸铁,其磨损性能较950 ℃淬火+450 ℃回火处理的试样提高了39.9%。经过950 ℃淬火处理+450~550 ℃回火处理后,Cr23高铬铸铁冲击断裂均为脆性断裂,解理断口;经过950 ℃淬火+500 ℃回火处理的Cr23高铬铸铁具有的性能。
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    基于硬度和组织演化的含硼高速钢淬火工艺研究
    陈守东1,2,魏 帅1,2,孙文平1,2,王 银3
    通过对比分析了含硼高速钢经退火+不同温度/不同冷却速率淬火+三次回火处理的硬度和组织演化规律,获得的淬火热处理工艺。结果表明:低硼高速钢随着淬火温度的降低,冷却速率对其硬度的影响作用减小,二次回火后硬度,为HRC 64。高硼高速钢随着淬火温度的升高,冷却速率对其硬度的影响作用减小,二次回火后硬度,为HRC 65。低硼高速钢经1 050 ℃风冷淬火+两次回火处理和高硼高速钢经1 100 ℃风冷淬火+两次回火处理后都存在二次硬化,回火马氏体呈现细针状和细小硬质相分布均匀,使硬度增加,为淬火工艺。
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    两种大断面球墨铸铁用孕育剂的效果分析
    倪 钧1,马寒坤2,狄崇祥1,张本水2,赵 平1,张吉祥2,郭利霞2
    根据风电大断面球墨铸铁件的生产需要,开发了Si-Ba和Si-Bi两种高效孕育剂。利用阶梯试样模拟铸造中试试验,对比分析了不同壁厚的采用两种孕育剂试样的微观组织以及力学性能。结果表明:两种孕育剂都可以提高球墨铸铁的球化率,减小石墨球平均尺寸。Si-Bi孕育剂不但能提高球化率,而且极大增加了石墨球数,平均石墨球数达到80个/mm2;采用Si-Bi孕育剂的试件在球化率及石墨球数上均高于采用Si-Ba孕育剂的试件,且采用Si-Bi孕育剂的试件石墨球平均尺寸较小。采用两种孕育剂的试件性能均高于标准值,在不同壁厚条件下,采用Si-Bi孕育剂的试件抗拉强度及屈服强度均高于采用Si-Ba孕育剂的试件。在200 mm壁厚尺寸,采用Si-Bi孕育剂试件抗拉强度具有值445 MPa。在不同壁厚条件下,采用Si-Bi孕育剂的试件其断面收缩率、断后伸长率多数低于采用Si-Ba孕育剂的试件;采用Si-Bi孕育剂的球墨铸铁强度明显高于采用Si-Ba孕育剂的强度,而采用Si-Ba孕育剂的铸件延展性较好。
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    热处理工艺对过共晶高铬铸铁 组织及性能影响研究
    张 凯1,张建平2,张 祯1,钟 宁3,卢尚文1
    采用覆膜砂铸造构建了定向凝固环境,制备了定向凝固过共晶高铬铸铁。研究了淬、回火工艺对过共晶高铬铸铁组织、硬度、韧性和耐磨性的影响。结果表明:热处理过共晶高铬铸铁组织中碳化物为M7C3,基体主要为马氏体,含有少量残余奥氏体。初生碳化物截面为六边形,总碳化物含量随淬火温度变化无显著改变。1 100 ℃淬火时,初生碳化物发生了部分溶解。450 ℃回火时,硬度达到值。冲击功随回火温度升高,先增加后降低,450 ℃以上回火,冲击功再次增加。980、1 100 ℃淬火时,耐磨性出现在350 ℃回火,而1 050 ℃淬火时,耐磨性出现在450 ℃回火。
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    有色合金
    超声功率对AlSi7MgCu2 合金组织 及力学性能的影响
    李便霞,曾凡娇
    研究了不同超声功率对AlSi7MgCu2合金组织与性能的影响。结果表明,当超声功率为1 400 W时,合金的凝固组织中初生α-Al相及共晶硅最为细小,共晶硅形貌由未处理铸态合金中的针片状转变为细小的颗粒状和蠕虫状。此时,合金的布氏硬度、抗拉强度和伸长率分别为HBW76.4、276 MPa和4.6 %,与未超声处理合金相比,分别提高了13.02%、41.54%和84%。试样的断裂方式为韧性断裂,合金的综合力学性能得到显著提高和改善。
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    搅拌铸造法制备TiC 增强纯镁复合材料 的组织与性能
    赵玉玺1,郭瑞臻1,乐启炽1,赵大志1,李小强1,任 良1,李洪运1,胡文鑫2
    通过搅拌铸造的方法制备了碳化钛(TiC)颗粒增强纯镁基复合材料(TiC/Mg),研究了向纯镁基体中添加不同含量碳化钛(TiC)对复合材料组织与力学性能的影响。结果表明:纳米TiC加入到纯镁中未观察到明显的反应产物,TiC能够稳定地存在于镁基体中;随着碳化钛(TiC)添加量的增加,复合材料的力学性能显著增加,添加量为5%时,材料的抗拉强度增加了25.45 MPa,较基体提升了14.0%,抗压强度增加了29.6 MPa,较基体增强了9.2%。
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    特种铸造
    精密铸造大型蜡模成形过程的数值模拟
    崔新鹏,李 峰,蔡诗雅,张爱斌,南 海
    基于Moldflow软件对某大型复杂蜡模的成形过程进行了数值模拟,并在同等工艺条件下通过注蜡试验评价计算准确性。选用的KC4017B造型蜡具有非牛顿流体特征。计算结果表明,流体前沿在行进至内环环面时出现了明显停滞,流动前沿温度突然降低,形成12处充填不足的区域。试验蜡模在相同位置也出现了充填不足的孔洞,验证了数值模拟的准确性。
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    熔模铸造ZM5 合金界面换热系数研究
    孟晓东,张荣强,冀晓磊,邢昌勇,李 波,许龙欢
    通过试验测得ZM5合金在空冷条件下的温度曲线,利用数值模拟的反分析优化方法计算并求解了ZM5合金铸件在冷却凝固过程中型壳与金属液的界面换热系数,得到了界面换热系数随金属液温度的变化规律,并对反求得到的界面换热系数进行了验证,数值模拟得到的温度曲线与另一组试验测得的温度曲线吻合较好。
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    工艺技术
    整铸式立辊机架铸造技术研究
    贾冠飞1,2,3,徐恩献1,2,3,魏长锁1,2,史国峰1,2,胡中华1,2,鲁学钢1,2
    分析了整铸式立辊机架的结构特点和技术要求。采用分区凝固补缩控制技术,使铸件内部质量满足了超声检测标准要求;根据机架结构特点选择不同铸件收缩率和加工余量,使机架毛坯各部位尺寸得到准确控制;采用双层完全开放型浇注系统和三包合浇的浇注方案,缓解了浇注过程中形成的夹砂缺陷;利用化学成分内控和钛微合金化技术,有效保证了铸件力学性能和超声检测的透声性要求。最终生产出了满足技术要求的铸钢件。
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    大型框架铸钢导轨铸造工艺设计与优化
    杨 清1,李 爽1,王 旭1,高占勇2,华连庚1,孙晓宇1,刘亚楠1,付 超1,武玉平1
    在对某装备铸钢导轨的结构特点和铸造工艺难点进行分析的基础上,对铸件的初始工艺进行试制和验证,并针对初始工艺铸件产生的浇不足、冷隔、缩孔、缩松和变形等缺陷,利用ProCAST三维数字化仿真模拟软件对铸件的凝固过程进行了仿真模拟和变形规律分析,并根据仿真模拟分析结果制定了改进措施,工艺改进后生产的导轨铸件浇不足、冷隔、缩孔、缩松等缺陷得到了很好的解决,变形量也得到了有效的控制,加工后导轨铸件整体结构和尺寸符合图纸设计要求。
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    QT350-22AL 厚大断面低温球墨 铸铁件熔炼生产工艺
    潘 密,邵 斌,杨宗明,何 程,杨 华,刘 伟
    研究了QT350-22AL锥形支撑厚大断面低温球铁件。通过合理选择、控制化学成分,以及采用轻、重稀土球化剂配合使用,采取现场倒包球化和多次孕育处理熔炼生产工艺技术,可以稳定生产出QT350-22AL厚大断面低温球铁锥形支撑铸件。
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    铝合金缸盖水套芯工艺孔缺陷分析及工艺优化
    任泽翔1,丛培军1,宋翰卿1,刘卓霖1,马 林2,王 帅1
    针对重力浇注铝合金缸盖水套芯工艺孔缩松缺陷,采用数值模拟等手段对缺陷的形成原因进行了研究,对浇注工艺进行了分析和优化。采用模具喷涂优化、激冷涂料应用、增加补缩通道等措施,改进浇注工艺参数,并通过铸造工艺数值模拟以及生产验证确定了最终铸造工艺方法。消除了缸盖水套芯工艺孔缩松缺陷,提高了铸件质量,降低了废品率。
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    铝合金车轮铸造裂纹研究
    曹学锋,朱大智,张少文,刘云志
    铸造裂纹是铸件产品常见的失效形式之一,运用模拟分析对特定铸件的裂纹原因进行分析,结果表明:该铸件裂纹失效位置的残余应力和塑性变形比较大,同时存在较高的热裂和冷裂风险,通过更改局部造型可以有效减少失效位置的残余应力和塑性变形,从而降低裂纹风险,并通过实际验证,裂纹缺陷导致的报废率大大降低。
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    球墨铸铁冷铁与灰铸铁冷铁的应用分析
    马志刚
    采用球墨铸铁冷铁,按照规范操作,来消除铸件内腔冷铁处出现的皮下气孔缺陷。产品生产过程中,冷铁放置在铸件内腔处,对比了灰铸铁冷铁与球墨铸铁冷铁的使用情况。在保证铸件与冷铁面接触面不出现皮下气孔的标准下,球墨铸铁冷铁使用次数是灰铸铁冷铁的6倍。
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