《铸造》杂志

  202211期

试验研究有色合金工艺技术标准化人才培养
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  • 试验研究
    抽拉速率对DD5 合金大尺寸单晶叶片 定向凝固组织演变的影响
    李丰文,吴生沪,李传军,张振强,任兴孚,玄伟东,任忠鸣
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    Ti4822 合金熔体停止流动机理研究
    黄 宏1,2,左家斌1,2,李 峰1,2,丁贤飞1,2,3,赵轶群1,2,3,王 红1,2,3,南 海1,2,3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    浇注工艺对Ni3Al 基高温合金组织 和性能的影响研究
    王春钢1,孙长波1,夏鹄翔2,何金达1,焦军红1,张长日1,许庆彦2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    扫描策略对激光立体成形GH3536 合金温度场 和组织性能的影响
    王树森1,张 雪2,3,4,穆亚航2,3,马 良4,梁静静2,刘常升3,王道红5,张 鹏5
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    热处理工艺对2Cr13不锈钢组织 与性能的影响
    李 毅1,2,赵永庆3,曾卫东1,贺 4
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    Al2O3-SiO2 非晶陶瓷中温塑性变形研究
    李 倩1,杨 昭2,卢 宇1,杨小薇1,许 亮1,石振梅1,周悍坤1,王东升1,牛书鑫1,许西庆3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    有色合金
    Al-TCB 对ZL205A 合金晶粒细化及 强韧化行为的影响
    阎汐睿1,韩梦霞1,林 翰2,胡恺琪1,刘桂亮1,3,刘相法1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    挤压铸造Al-9.5Si-0.45Mg-xCu 合金组织和性能的演变
    周鹏飞1,2,贲能军1,陆从相1,顾伟璐1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    等流速下新型脉冲磁场对纯铝凝固组织的影响
    李 刚1,孙亚威1,赵 振1,姚博怀1,翟启杰2,龚永勇1,2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    真空浇注和水冷锭模成形Mg-Li 合金铸锭的 工艺实践
    张 琳,张国生
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    工艺技术
    粘土砂铸造除尘灰改性热硬化水玻璃砂
    李倩倩,龚小龙,胡胜利,刘鑫旺,樊自田
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    3D 打印呋喃树脂砂型成形精度研究与控制
    余洛生1,刘 丰1,刘丽敏2,梁昊天1,李 征1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    基于数值模拟和3D 打印砂型的出气联通管 铸造工艺设计及验证
    杨成龙1,2,3,刘士渊1,2,3,徐 宏1,毛红奎1,黄雪枫2,3,王光伟2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    大功率柴油机缸盖冷芯盒铸造工艺研究
    刘 彦,卫 蓉,郭 敏,赵悦光,孙建浪
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    高压油缸球墨铸铁端盖的铸造工艺优化与试制
    马艳东1,李松杰1,周正寿1,孙祥广1,薛茂权2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    机器人打磨工作站关键技术及其应用
    高 狄,舒赞辉
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    真空感应熔炼炉氧化铝材质坩埚的制备
    成建强,胡显军,顾 晔,姜彩伟
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    标准化
    GB/T 1348—2019《球墨铸铁件》标准解读
    崔兰芳1,逄文华1,朱家辉2,谢敬田1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    GB/T 32255—2015《高温承压马氏体不锈钢 和合金钢通用铸件》国家标准解读
    李振纲1,储开宇1,姚少勇2,刘东信2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    GB/T 26655—2022《蠕墨铸铁件》 国家标准解读
    徐 东1,徐 宁2,王仲勋1,崔玉芝1,张 寅3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    人才培养
    基于应用型人才培养的铸造凝固CAE 课程教学改革探索
    郝亮亮,王 芳,闫献国,杜 婷,孙振海
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
  • 试验研究
    抽拉速率对DD5 合金大尺寸单晶叶片 定向凝固组织演变的影响
    李丰文,吴生沪,李传军,张振强,任兴孚,玄伟东,任忠鸣
    研究了高速定向凝固条件下抽拉速率对F级燃气轮机用DD5合金大尺寸单晶叶片凝固组织的影响。结果表明:一次枝晶间距随抽拉速率的增加而减小;凝固位置越高,一次枝晶间距越大。在相同高度位置,元素偏析程度随抽拉速率增加呈增大的趋势;γ′相平均尺寸随抽拉速率增大而减小。在相同抽拉速率下,凝固位置越高,γ′相平均尺寸越大;碳化物和γ/γ′共晶平均尺寸随抽拉速率增加呈减小趋势;γ/γ′共晶含量、碳化物含量随抽拉速率增大而增加。进一步分析了抽拉速率及凝固高度位置对微观组织及元素偏析的影响机制。
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    Ti4822 合金熔体停止流动机理研究
    黄 宏1,2,左家斌1,2,李 峰1,2,丁贤飞1,2,3,赵轶群1,2,3,王 红1,2,3,南 海1,2,3
    低压涡轮工作叶片是目前TiAl合金最成功的应用,但是TiAl合金与常规钛合金相比流动性比较差,这给铸造成形带来了困难,特别是对于薄壁构件。本研究分析了Ti4822合金叶片在熔模精密铸造工艺条件下合金熔体的停止流动机理。通过观察未完整成形的叶片试样组织,发现当叶片厚度小于3 mm时,显微组织主要是等轴晶,由于熔体前端充型过程中温度不断下降,最终使流动停止;当叶片厚度大于3 mm时,显微组织包括等轴晶和柱状晶,柱状晶最终封闭了熔体流动通道,阻止了熔体继续流动。
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    浇注工艺对Ni3Al 基高温合金组织 和性能的影响研究
    王春钢1,孙长波1,夏鹄翔2,何金达1,焦军红1,张长日1,许庆彦2
    Ni3Al基高温合金常应用于航空发动机尾喷管调节片,服役环境恶劣。在成形过程中,浇注工艺会影响Ni3Al基高温合金铸件的宏观和微观组织,进而影响合金的性能。研究了不同浇注温度和造型方式对合金组织和性能的影响,结果表明,随着浇注温度的升高,合金的晶粒度和持久性能随之增加;填砂浇注工艺下铸件的一次枝晶和二次枝晶臂间距大于单壳浇注工艺,其共晶含量小于单壳浇注工艺。通过进一步测试发现填砂浇注工艺下试棒的拉伸性能和持久性能优于单壳浇注。
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    扫描策略对激光立体成形GH3536 合金温度场 和组织性能的影响
    王树森1,张 雪2,3,4,穆亚航2,3,马 良4,梁静静2,刘常升3,王道红5,张 鹏5
    利用ABAQUS有限元分析软件对两种扫描策略激光立体成形GH3536高温合金进行了温度场模拟,结果表明,往复交叉光栅扫描策略的能量累积高于交叉光栅式扫描策略的路径。利用金相、扫描、拉伸等检测手段研究了两种扫描策略对合金组织性能的影响。结果表明,在其他工艺参数合适的前提下,两种扫描策略对合金显微组织和性能影响不大。显微组织均以柱状晶为主,断裂方式均为韧性断裂,断口形貌为等轴韧窝。
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    热处理工艺对2Cr13不锈钢组织 与性能的影响
    李 毅1,2,赵永庆3,曾卫东1,贺 4
    通过对2Cr13不锈钢进行不同的热处理试验,并对其组织及力学性能进行了分析。结果表明:经淬火+回火的2Cr13不锈钢组织为回火索氏体,其拉伸强度、硬度随回火温度的升高而降低,伸长率及冲击韧性随回火温度的升高而提高。结合航空新零件的设计需求,推荐2Cr13不锈钢新零件的热处理制度为1 040 ℃/40 min淬火+580~600 ℃/60 min回火。
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    Al2O3-SiO2 非晶陶瓷中温塑性变形研究
    李 倩1,杨 昭2,卢 宇1,杨小薇1,许 亮1,石振梅1,周悍坤1,王东升1,牛书鑫1,许西庆3
    :解决陶瓷脆性、实现陶瓷的塑性变形是诸多领域发展的关键。为探究Al2O3-SiO2非晶陶瓷的中温塑性变形,利用溶胶凝胶法和热压成形技术制备具有非晶结构的致密Al2O3-SiO2陶瓷块体,在600~800 ℃进行单轴压缩测试。Al2O3-SiO2非晶陶瓷在600 ℃脆性断裂前未能发生塑性变形,在700 ℃、800 ℃分别呈现9.9%和12.8%的塑性变形,而且在800 ℃的塑性变形中析出γ-Al2O3晶相并产生应变强化。不同于Al2O3-SiO2非晶陶瓷,同组成的多晶陶瓷在800 ℃仍然表现脆性而无塑性变形。利用自由体积理论对非晶陶瓷的塑性变形机理进行了探究,剪切带是塑性变形的主要方式,而自由体积是形成剪切带的结构基础。这种可塑性变形的非晶陶瓷材料由于具有耐高温、耐腐蚀以及良好的塑性变形,在冶金铸造系统的密封结构中具有潜在优势。
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    有色合金
    Al-TCB 对ZL205A 合金晶粒细化及 强韧化行为的影响
    阎汐睿1,韩梦霞1,林 翰2,胡恺琪1,刘桂亮1,3,刘相法1
    采用含B掺杂TiCx粒子的Al-TiCB晶种合金(Al-TCB)对含Zr的ZL205A合金进行了熔体处理,研究了该晶种合金对ZL205A合金微观组织及性能的影响。利用光学显微境、场发射扫描电镜、场发射电子探针等分别对Al-TCB晶种粒子特点及ZL205A合金的微观组织、流动性及力学性能进行了分析和测试。结果表明:加入0.5wt.%、1.0wt.%、2.0wt.%的Al-TCB后,ZL205A中α-Al晶粒得到明显细化,晶粒尺寸由236.8 μm分别细化至77.7 μm、75.5 μm、69.2 μm,晶粒细化效果稳定,抗Zr“中毒”能力强,且未发生明显的细化衰退现象;加入量为4.0t.%左右即达到晶粒细化极限,此时晶粒尺寸为63.9 μm,形貌由发达的树枝状转变为近球状。加入质量分数为1.0%的Al-TCB后,ZL205A合金的流动性明显提高,流动性试样的长度由457 mm增加至644 mm,流动性试样长度提升了40.9%;加入质量分数为1.0%的Al-TCB后,合金的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为430 MPa、493 MPa和9.7%,分别提高了3.6%、3.1%和70.1%。
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    挤压铸造Al-9.5Si-0.45Mg-xCu 合金组织和性能的演变
    周鹏飞1,2,贲能军1,陆从相1,顾伟璐1
    通过模拟计算、扫描电镜、X射线衍射、力学性能测试以及透射电镜等方法分析了Cu含量对挤压铸造Al-Si-Mg-Cu合金组织和性能的影响。结果表明:铸态下,随着Cu含量的增加,Mg2Si相不断减少,Q相和θ相不断增多;Cu达到0.5wt.%时,Mg2Si相消失,Q相析出达到值,继续增加Cu,仅θ相不断增多并且有粗化的趋势。T6态下,随着Cu含量的增加,屈服强度不断提升,伸长率不断下降。但Cu在0.5wt.%以下时,强度上升不明显,伸长率略有下降;超过0.5wt.%,强度明显上升,伸长率急剧下降,且断裂模式有从韧性断裂往解理断裂转变的趋势。
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    等流速下新型脉冲磁场对纯铝凝固组织的影响
    李 刚1,孙亚威1,赵 振1,姚博怀1,翟启杰2,龚永勇1,2
    :以工业纯铝为研究对象,采用凝固试验、数值模拟和理论分析相结合的方法,研究了等流速条件下新型脉冲磁场作用下电流强度与周期组合对纯铝凝固组织的影响。结果表明:新型脉冲磁场能明显细化纯铝凝固组织,并且流速相同情况下纯铝凝固组织细化效果并不相同。在无隔离网条件下,通过数值模拟分析发现电磁力密度方向主要指向熔体内部,并且熔体主要受电磁力峰值作用使液面发生振荡从而产生大量晶核。在有隔离网条件下,通过动力学分析认为晶核受时均电磁力作用下晶核穿过边界层进入熔体促使晶粒增殖是晶粒细化的主要原因。
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    真空浇注和水冷锭模成形Mg-Li 合金铸锭的 工艺实践
    张 琳,张国生
    对某牌号Mg-Li合金铸锭的生产工艺进行了实践,主要包括铸锭技术指标及几何形状设计、铸锭熔炼浇注及凝固冷却条件的确定、铸锭工装设计与准备、铸锭浇注和冷却工艺参数选择,铸锭的试制与生产等。结果表明,采用真空感应炉,氩气、熔剂保护精炼合金,浇注、凝固冷却均在真空状态下进行,确定合理的锭模冷却水路结构和水冷部位,选择合理的浇注和冷却工艺参数可以有效防止铸锭内部纵深缩孔及缩松的形成,从而获得满足质量要求的铸锭。
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    工艺技术
    粘土砂铸造除尘灰改性热硬化水玻璃砂
    李倩倩,龚小龙,胡胜利,刘鑫旺,樊自田
    为实现铸造除尘灰的回收利用,尝试将不同粒径和含量的粘土砂铸造除尘灰用于热硬化水玻璃砂改性,取得了初步效果。结果表明:铸造除尘灰作为改性剂能够提高水玻璃砂的24 h抗压强度,并降低水玻璃砂的残留强度;当铸造除尘灰粒径约为25 μm,总加入量为原砂重的0.9%时,水玻璃砂具有较好的综合性能,其24 h抗压强度为1.42 MPa,残留强度为0.23 MPa。
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    3D 打印呋喃树脂砂型成形精度研究与控制
    余洛生1,刘 丰1,刘丽敏2,梁昊天1,李 征1
    为了提高打印砂型的制造精度,使其更好地应用于铸造行业,采用响应面法研究了工艺参数对3D打印砂型成形精度的影响规律。结果表明:打印砂型的成形精度误差在0.22~0.85 mm,均为正向误差;型砂目数和树脂喷射量对成形精度有显著影响,且随着砂粒直径的减小,打印误差变小,随着树脂含量提高误差变大;固化剂含量对精度影响较小,其加入量提高会使砂型打印精度先变好后变差。提出基于中心偏置的砂型精度补偿算法对精度进行了控制,经控制后的砂型精度达到了±0.1 mm,满足工程使用要求。
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    基于数值模拟和3D 打印砂型的出气联通管 铸造工艺设计及验证
    杨成龙1,2,3,刘士渊1,2,3,徐 宏1,毛红奎1,黄雪枫2,3,王光伟2
    针对小批量试制生产的出气联通管铸件,基于Magma软件进行铸造工艺建模、数值模拟分析,待工艺确定后,再采用3D打印方法进行砂型快速制作,并完成样件浇注。结果表明,采用数值模拟+3D打印砂型的方法是实现铸造工艺快速固化及铸件的快速铸造方式,节省了模具制造、改进所耗的大量费用,对快速响应生产具有重要意义。
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    大功率柴油机缸盖冷芯盒铸造工艺研究
    刘 彦,卫 蓉,郭 敏,赵悦光,孙建浪
    根据某型柴油机缸盖的结构特点,设计了缸盖的冷芯盒铸造工艺及生产流程。生产表明,采用冷芯盒制作方法,从原材料准备、混合料的配制、射芯、吹三乙胺固化、余气净化洗涤等工序,实现了快速连续生产,制备了满足技术文件要求的高精度、高质量柴油机缸盖。
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    高压油缸球墨铸铁端盖的铸造工艺优化与试制
    马艳东1,李松杰1,周正寿1,孙祥广1,薛茂权2
    对工程机械关键零部件高压油缸端盖的铸造工艺进行设计,实际生产过程中铸件表面产生砂眼、内部缩松和缩孔缺陷。利用MAGMA软件对高压油缸端盖铸件充型和凝固过程进行模拟,分析缺陷产生的原因,对铸造工艺进行优化设计,增加冒口数量和优化空间布置,同时增大冒口颈尺寸,模拟结果表明整个浇注过程金属液面平稳,基本实现了顺序凝固,对于特殊结构,热节模式、部分孤立液相利用石墨自补缩也能到致密铸件。实际试制结果也表明,冒口起到了显著的补缩效果,铸件表面没有发现缩孔、缩松、砂眼等缺陷。
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    机器人打磨工作站关键技术及其应用
    高 狄,舒赞辉
    铸件毛坯表面存在大量的飞边、毛刺,不仅影响铸件外形美观,而且严重影响铸件的产品性能和使用寿命。针对发动机缸体、缸盖等大型、内腔复杂的铸件,设计了一种发动机铸件智能打磨工作站,开发了具有自主知识产权的机器视觉技术、信息化技术等,并进行了应用验证。通过机器人作业与铸造工艺、工装夹具有效融合,产品生产效率提升了20%以上,生产合格率达到了97%以上,用工成本降低了20%以上,显著改善了清理打磨现场的粉尘和噪音污染等,满足了打磨机器人在铸件清理打磨环节日益增多的应用需求。
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    真空感应熔炼炉氧化铝材质坩埚的制备
    成建强,胡显军,顾 晔,姜彩伟
    描述了氧化铝材质作为坩埚耐材的性能优势,列举出适用的真空感应熔炼炉氧化铝坩埚耐材成分及相关性能要求,详细阐述了氧化铝材质坩埚的捣打过程工艺控制,并给出了一种氧化铝材质坩埚非真空烘烤与真空烧结相结合的工艺。实践表明,采用本工艺制备的氧化铝材质坩埚,规避了传统工艺所带来的缺点,坩埚耐材得到充分的烘烤与烧结,在后续熔炼的炉次中,坩埚很快便处于一个低放气量的水平,有利于纯净钢种的熔炼。
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    标准化
    GB/T 1348—2019《球墨铸铁件》标准解读
    崔兰芳1,逄文华1,朱家辉2,谢敬田1
    介绍了GB/T 1348—2019《球墨铸铁件》标准的主要内容,包括范围、材料牌号、生产方法和化学成分、铸造试样拉伸性能和冲击性能、铸件本体试样、石墨形态和尺寸和试样制备。介绍了本标准与ISO 1083:2018《球墨铸铁分类》的主要技术差异及原因、标准特点与作用。
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    GB/T 32255—2015《高温承压马氏体不锈钢 和合金钢通用铸件》国家标准解读
    李振纲1,储开宇1,姚少勇2,刘东信2
    介绍了GB/T 32255—2015国家标准制定的背景、目的宗旨以及标准的特点和应用。重点解读了标准中的高温承压马氏体不锈钢和合金钢的牌号、化学成分、力学性能、铸件的热处理以及铸件的焊补。标准中规定了12种牌号材料的热处理工艺和室温力学性能。实际选用牌号时,要综合考虑牌号材料的力学性能、使用寿命、使用温度、承受载荷及铸造工艺等因素。本标准的制定为我国高温承压马氏体不锈钢和合金钢通用铸件的制造、应用提供了依据和参考,将有力促进行业技术水平的提高。
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    GB/T 26655—2022《蠕墨铸铁件》 国家标准解读
    徐 东1,徐 宁2,王仲勋1,崔玉芝1,张 寅3
    介绍了GB/T 26655—2022《蠕墨铸铁件》标准的概况、标准修订的主要内容、与ISO16112:2017《蠕墨铸铁 分类》的主要技术差异及原因、标准的主要内容和蠕墨铸铁的性能特点与应用。详细说明了标准的主要内容,包括范围、材料牌号、规范性引用文件、生产方法和化学成分、单铸试样、并排试样和附铸试样的力学性能和主要基体组织、铸件本体试样和石墨形态。
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    人才培养
    基于应用型人才培养的铸造凝固CAE 课程教学改革探索
    郝亮亮,王 芳,闫献国,杜 婷,孙振海
    以“铸造凝固CAE”课程为例,基于应用型人才培养的视角,针对其课程理论基础抽象知识点多等问题,对铸造成形过程数值模拟教学进行了改革与探索,以四元教学法重构了实验课程教学新体系,在实践积累中形成了以创新实践过程考核为核心和创新实践结果为辅的考评办法。该教学体系有利于培养学生运用自然科学和工程专业知识模拟和分析复杂的铸造工程问题,有利于培养学生以创新方法提升工程实践能力;并借鉴此例对成形专业培养方案进行深入的改革和探索,对推进我校创新应用型人才培养模式的探索和实践,具有重要意义。
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