《铸造》杂志

  202302期

试验研究有色合金造型材料工艺技术标准化
期刊基本信息

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  • 试验研究
    基于Projection VOF 方法的熔模铸造 蜡模充型过程数值模拟
    杨 铭1,廖敦明1,陈宇豪1,陈 涛2,顾建华3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    小角度晶界对单晶高温合金N5 持久性能的影响
    曲怀璞1,徐巧至2,王 栋3,申 健3,卢玉章3,姜铸航4,乐献刚4,陈明辉1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铸造高温合金涡轮叶片热冲击疲劳行为研究
    陈竹兵,安中彦,吕 颂,葛宏志,刘伟茁
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    再结晶温度对Cr20Mn10Fe30Co30Ni10 高熵合金组织及性能的影响
    李 珂1,张 艳1,许 波2,王媛媛1,陈景润1,陆彦地2,张 静1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    抽拉速度对单晶叶片定向凝固过程的影响
    张海华1,张 鸿2,张 玲3,刘永娜2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    奥氏体化温度对40CrMoVTiNb 钢组织和力学性能的影响
    孙永真,程巨强,安镜逸
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    有色合金
    电磁搅拌与超声作用对6082 铝合金成分 偏析的影响研究
    刘俞伯1,申玉婷1,张宇博1,2,李绍威3,许晨玲3,李廷举1,2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    变质剂与电脉冲复合处理对Al7SiMg 合金组织与性能的影响
    肖世林,王 傲,王晓彤,李大勇
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铸造铝合金中典型夹杂物微观特征和成分研究
    钱伟涛,宗福春,葛素静,王 吉,孙芳芳,韩广普
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    Mg 含量对轨道车辆Al-7Si-xMg 铝合金 显微组织与力学性能的影响
    吴 奇1,2
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    基于反热传导法的镁合金半连铸一冷区 换热系数研究
    于晓强1,贾永辉1,乐启炽1,胡文义2,赵大志1,祝亚同1,王 平1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    造型材料
    悬浮剂对覆膜砂醇基涂料工艺性能的影响
    王子瑜
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    磷酸盐粘结剂及其型砂配比优化研究
    黄 飞1,2,夏 露1,2,张友寿1,2,王 超1,2,任彦臻3
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    新型磺化酮醛缩聚物改性呋喃树脂 工艺研究
    黄仁和
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    工艺技术
    大尺寸钛合金阀体石墨型铸造工艺研究
    李重阳1,刘时兵1,徐 凯2,李鸿举1,李昕祺1,岳 野1,刘天翼1,倪 嘉1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    如何实现“以铸代锻” ——新型高强铝合金挤压铸造量产实例
    王 攀1,湛弘义1,刘 名1,徐义武2,3,王建锋1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铝合金机油泵盖压铸模浇注及 溢流系统仿真优化设计
    宋 鹏1,龚海军1,彭 军2,舒吉平1,高正源1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    EA888 油底壳高压油道泄漏的原因分析 及模具优化设计
    侯丽彬,曲太旭,朱洪军
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    150 吨重卡ADI 板簧支架的研制
    王成亮,王润亮,张民堂,杨文清,王朝阳
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    标准化
    GB/T 39330—2020《钛合金铸件表面处理 技术规范》解读
    倪 嘉1,刘时兵1,冯 新2,赵 军1
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
  • 试验研究
    基于Projection VOF 方法的熔模铸造 蜡模充型过程数值模拟
    杨 铭1,廖敦明1,陈宇豪1,陈 涛2,顾建华3
    针对熔模铸造蜡模充型过程数值模拟软件自主开发,建立了流动场和温度场数学模型,采用Cross-WLF粘度模型描述蜡料的流变性能,基于Projection VOF方法进行蜡料流动过程速度场、压力场以及自由表面的求解。通过试验测量获取了K512型蜡料的热物理性能和流变性能的相关数据,拟合得到粘度模型参数。分别在蜡料常粘度和变粘度模型两种条件下对扳机铸件蜡模充型过程进行模拟,结果表明,所建立蜡模充型过程数学模型能较好地描述蜡料的动态流变特性和传热行为。
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    小角度晶界对单晶高温合金N5 持久性能的影响
    曲怀璞1,徐巧至2,王 栋3,申 健3,卢玉章3,姜铸航4,乐献刚4,陈明辉1
    以二代N5单晶高温合金为研究对象,利用高速凝固法(HRS)技术通过籽晶法制备了分别含有5.4°、9.8°、15.8°、18.4°小角晶界的N5合金双晶板。对含不同小角度晶界的N5合金双晶板所制备的标准样品在870 ℃下进行高温拉伸性能测试,在750 ℃/820 MPa和1 093 ℃/158 MPa条件下进行横向持久性能测试,再借助扫描电镜对各断口形貌进行分析。结果表明:随着小角晶界取向差的增大,N5合金的拉伸性能逐渐变差,塑性也逐渐减小,合金的屈服现象逐渐消失,合金的应变硬化现象逐渐减弱。除此之外,随着小角晶界取向差的增大,N5合金的持久性能降低,伸长率减小。
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    铸造高温合金涡轮叶片热冲击疲劳行为研究
    陈竹兵,安中彦,吕 颂,葛宏志,刘伟茁
    为了研究不同材料涡轮叶片热冲击疲劳性能,采用感应加热热冲击试验装置对三种铸造高温合金涡轮叶片进行了试验研究。利用光学相机、视频显微镜和扫描电子显微镜对叶片表面裂纹形貌、叶片横截面和断口形貌进行观察。结果表明:单晶涡轮叶片热冲击疲劳寿命长于定向晶涡轮叶片热冲击疲劳寿命。定向晶涡轮叶片中添加Re元素延长了热冲击疲劳寿命。热冲击疲劳导致裂纹萌生于叶片中截面考核区并沿叶高方向扩展。裂纹的扩展方式与叶片合金成分及铸造工艺有关。
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    再结晶温度对Cr20Mn10Fe30Co30Ni10 高熵合金组织及性能的影响
    李 珂1,张 艳1,许 波2,王媛媛1,陈景润1,陆彦地2,张 静1
    将Cr20Mn10Fe30Co30Ni10高熵合金均匀化、室温冷轧后,研究再结晶温度对其组织和性能的影响。结果表明:轧制态的合金相结构为FCC+HCP两相结构,900 ℃以下回复再结晶处理后,仍保留大量HCP相,随着再结晶温度的升高,HCP相逐渐减少,部分晶粒开始发生回复再结晶,强度降低;当温度达到900 ℃时,已经发生完全回复再结晶,HCP相消失,生成细小多边形等轴晶粒,塑性大幅提升。采用600 ℃中温回复再结晶可以获得异质组织结构,从而实现Cr20Mn10Fe30Co30Ni10高熵合金良好强韧性匹配。
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    抽拉速度对单晶叶片定向凝固过程的影响
    张海华1,张 鸿2,张 玲3,刘永娜2
    以DD6高温合金作为单晶叶片试件合金材料,对固定抽拉速度、简单阶梯抽拉速度和多级阶梯抽拉速度下单晶叶片试件温度场、糊状区和凝固组织生长情况进行了数值模拟,并进行了定向凝固验证试验。结果表明:采用低速固定抽拉和多级阶梯抽拉速度能获得单晶完整性好的叶片试件;高速固定抽拉和简单阶梯拉速下单晶叶片试件在缘板产生杂晶;凝固组织数值模拟结果与定向凝固试验结果基本吻合。
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    奥氏体化温度对40CrMoVTiNb 钢组织和力学性能的影响
    孙永真,程巨强,安镜逸
    用硬度-温度法测定了试验材料的相变温度,研究了不同奥氏体化温度对40CrMoVTiNb钢组织和力学性能的影响。研究结果表明,40CrMoVTiNb钢的相变温度AC1为700~710 ℃、AC3为820 ℃。40CrMoVTiNb钢820 ℃以下温度加热时,随着奥氏体化温度提高,试验材料淬火态的硬度升高,淬火温度为820 ℃时,淬火态硬度,HRC为56.3。试验材料780 ℃淬火加热时综合性能,抗拉强度为1 120 MPa,伸长率为18%,断面收缩率为61.9%,冲击功AKV为107.3 J,组织为回火索氏体和少量铁素体。
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    有色合金
    电磁搅拌与超声作用对6082 铝合金成分 偏析的影响研究
    刘俞伯1,申玉婷1,张宇博1,2,李绍威3,许晨玲3,李廷举1,2
    消除宏观偏析是制备高品质6082铸坯的重要环节。本文研究了电磁搅拌、超声场和添加细化剂等熔体处理手段对6082铸锭宏观偏析的影响规律。结果表明:施加电磁搅拌和超声场均能减少Mg和Si的偏析,作用效果随电磁搅拌电流强度和超声作用时间的增加而增强。当磁场电流强度为20 A时,Mg和Si的偏析比由未施加电磁搅拌的1.113、1.224减小至1.037、1.048,分别降低6.8%和14.3%。施加超声作用150 s时,Mg和Si的偏析比减小至1.041和1.047,相较未施加时,降低了6.5%和14.5%。同时,电磁搅拌和超声作用有效促进了元素在横截面径向上的均匀分布。作为对比,加入Al-Ti-B细化剂可大幅减小6082的平均晶粒尺寸,但对元素偏析作用不明显,电磁搅拌和超声作用对偏析的改善作用主要源自物理搅拌。
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    变质剂与电脉冲复合处理对Al7SiMg 合金组织与性能的影响
    肖世林,王 傲,王晓彤,李大勇
    通过调整变质剂含量和电脉冲峰值电压和脉冲频率,研究了变质剂与电脉冲复合处理对Al7SiMg共晶相生长分布的影响。试验结果表明:适当参数的电脉冲处理Al7SiMg合金熔体时,α相的晶体形貌尺寸减小,共晶硅β相长针状形貌得到抑制,晶体形貌不再尖锐;并且脉冲电压的作用大于脉冲频率;0.01%Sr与电脉冲复合处理时,能改善树枝晶分支之间产生的硅溶质偏析,细化硅晶体形貌;复合处理后的拉伸断口合金韧窝数量进一步增多,解理面减少,抗拉强度提高。
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铸造铝合金中典型夹杂物微观特征和成分研究
    钱伟涛,宗福春,葛素静,王 吉,孙芳芳,韩广普
    铝合金中的夹杂物是影响铸件质量的关键因素之一。采用IA500 T4铝渣检测仪进行压滤法实验,借助蔡司Axio Imager M2m金相显微镜和EVO18蔡司扫描电镜对铝合金中的氧化物、碳化物、氯化物、硼化物、碳化物、钛化物等夹杂物的灰度、形貌和成分进行了分析,并对其形成机制进行了讨论,对铝合金中夹杂物的准确定性定量有着重要的指导意义。
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    Mg 含量对轨道车辆Al-7Si-xMg 铝合金 显微组织与力学性能的影响
    吴 奇1,2
    为改善轨道车辆用Al-7Si-xMg铝合金的显微组织和力学性能,以Al-Si铝合金为基体,通过在凝固过程中进行超声振动制备不同Mg含量的Al-7Si-xMg铝合金,利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、万能试验拉伸机研究了Mg含量对显微组织和力学性能的影响。Mg元素在Al-7Si-xMg铝合金中主要以Mg2Si相的形式均匀分布在晶界处。随着Mg含量的增大,α-Al相尺寸、长宽比和二次枝晶臂间距先减小后增大,硬度和抗拉强度先增大后减小,伸长率不断减小,当Mg含量达到1.5%时,α-Al晶粒尺寸最小,呈现为椭球状,硬度和抗拉强度。Al-7Si-xMg铝合金力学性能的提升是因为细晶强化和Mg2Si颗粒强化的共同作用,过量的Mg导致Mg2Si相粗化,使得力学性能降低。适量的Mg含量可适当改善Al-7Si-xMg铝合金的显微组织和力学性能。
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    基于反热传导法的镁合金半连铸一冷区 换热系数研究
    于晓强1,贾永辉1,乐启炽1,胡文义2,赵大志1,祝亚同1,王 平1
    文中设计了模铸实验并采用喷水冷却方式来模拟AZ31镁合金半连铸一冷区传热过程,得到了用于反求界面换热系数的温度变化曲线。采用反热传导法求解了不同冷却水量下熔体-模具间的界面换热系数,并分析了冷却水量对界面换热系数的影响。结果表明,随着冷却水量的增加,界面换热系数峰值与冷却水量呈正相关,冷却水量由20 L/min提高到60 L/min时,换热系数峰值从1 425.8 W/(m2·K)增加到2 727.5 W/(m2·K),且高冷却水量的换热系数峰值出现在低的温度;随着冷却水量的增加,从铸坯边部到中心的凝固组织均匀性明显提高。
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    造型材料
    悬浮剂对覆膜砂醇基涂料工艺性能的影响
    王子瑜
    良好的悬浮剂能有效地保证涂料各组分的均一性,充分发挥涂料的作用,而且还有利于施涂,提高涂层和铸件的表面质量。通过悬浮剂种类和悬浮剂含量两个指标研究其对覆膜砂醇基涂料工艺性能的影响。结果表明:选取进口钠基膨润土做悬浮剂配制的涂料,与锂基膨润土、硅酸镁铝、ATT50、球粘土配制的涂料相比,具有更好的抗流淌性和流平性。随着悬浮剂含量不断增加,涂料的粘度、密度、流平性、悬浮性、涂层厚度及剪切稀释比有不同的变化。
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    磷酸盐粘结剂及其型砂配比优化研究
    黄 飞1,2,夏 露1,2,张友寿1,2,王 超1,2,任彦臻3
    采用均匀设计试验方法,以试样存放120 h的抗拉强度加权平均值为指标,研究了磷酸盐粘结剂的中和度、合成时的加水量,以及型砂制备时粘结剂、KH-550、超细电熔镁砂粉、柠檬酸水溶液等的加入量对磷酸盐粘结剂砂试样抗拉强度的影响。结果表明:通过均匀试验及回归分析得到抗拉强度加权平均值与六个因素之间的回归方程。采用中和度为32%的粘结剂,合成时加水量为200 mL,混砂时粘结剂加入量为2.5%,KH-550加入量为7.1%,超细电熔镁砂粉加入量为5%,柠檬酸水溶液加入量为6.5%,所制备的型砂试样存放120 h的抗拉强度加权平均值为0.89 MPa。
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    新型磺化酮醛缩聚物改性呋喃树脂 工艺研究
    黄仁和
    芳烃磺酸是自硬呋喃树脂固化剂,也是目前应用最多固化剂种类之一,相对于高游离酸的固化剂,它更有利于提高呋喃树脂砂的后期强度和树脂砂型(芯)韧性。目前在呋喃树脂工艺改进中,更多是降低呋喃树脂的糠醇含量,从而达到降低呋喃树脂的生产成本目的。本文试图用磺化酮醛缩合物来改性呋喃树脂达到上述改进呋喃树脂与固化剂的双重目的。用磺化酮醛缩合物改性呋喃树脂,可以降低呋喃树脂的糠醇含量节约成本;同时在混砂过程中,固化剂中游离酸将该树脂中的磺化缩合物的磺酸基的盐变成磺酸基,相当于降低了固化剂中的游离酸含量,并改善了呋喃树脂砂芯和砂型的性能。文中对该磺化酮醛缩合物合成工艺条件与改性呋喃树脂的适应性方面进行研究,得出较佳的合成条件:有机酮F与醛摩尔比1∶4,磺化试剂S与有机酮F摩尔比为1∶0.3;该磺化酮醛缩合物较适用于中氮和低氮呋喃树脂的改性。
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    工艺技术
    大尺寸钛合金阀体石墨型铸造工艺研究
    李重阳1,刘时兵1,徐 凯2,李鸿举1,李昕祺1,岳 野1,刘天翼1,倪 嘉1
    针对某大尺寸钛合金阀体铸件,对其结构进行分析后,设计了不同的浇注工艺,采用Pro-cast软件对该钛合金阀体铸件在不同浇注工艺下进行了石墨型铸造计算模拟。结果发现,不同的浇注系统会影响铸件内缺陷分布情况,且铸型预热温度的改变也会使铸件内缺陷体积发生变化。浇注工艺优化后,实际生产验证显示阀体铸件成形完整、无明显表面缺陷;X光检测结果显示铸件内部缺陷分布与模拟结果基本吻合。
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    如何实现“以铸代锻” ——新型高强铝合金挤压铸造量产实例
    王 攀1,湛弘义1,刘 名1,徐义武2,3,王建锋1
    概述了铝合金挤压铸造的优点,以及实现“以铸代锻”需要重视的三个方面:第一选择可热处理强化的高强铝合金;第二必须同零部件设计工程师密切沟通,不断优化铸件结构以利于挤压铸造工艺;第三必须有严格的铸造工艺控制,从不同方面减少挤压铸件的含气量。
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    铝合金机油泵盖压铸模浇注及 溢流系统仿真优化设计
    宋 鹏1,龚海军1,彭 军2,舒吉平1,高正源1
    为了高效、高质量生产某汽车发动机机油泵盖,针对泵盖零件特征并基于压铸理论和经验设计了3种理论上可行的浇注与排溢系统方案,然后利用ProCAST软件模拟铸件的充型及凝固过程。充型过程模拟发现铸件顶部易产生卷气,因此提出在此处增设一个溢流槽的优化方案。铸件凝固仿真发现,消除横浇道内侧溢流槽以及缩短内浇道长度,对铸件的缩松、缩孔分布无影响,还可改善横浇道内侧铸件部位的散热、减少金属液流动能量损失。方案三的浇注与排溢系统降低了卷气,试模铸件经X光探伤表明重要位置无缩孔,金相分析显示铸件各部位组织致密,晶粒度等级为4,显微硬度大于HV85,符合产品要求。
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    EA888 油底壳高压油道泄漏的原因分析 及模具优化设计
    侯丽彬,曲太旭,朱洪军
    介绍了EA888油底壳主要缺陷部位及缺陷形式,分析确定了泄漏是由高压油道处有贯穿性的缩孔、疏松而导致的。利用鱼骨图对缩孔产生的根本原因进行分析,排除了工艺参数的影响。通过模具优化,加设局部增压机构和加大型芯点冷却的方案设计,解决了油底壳高压油道处缩孔、缩松缺陷,减少了产品的泄漏废品率。
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    150 吨重卡ADI 板簧支架的研制
    王成亮,王润亮,张民堂,杨文清,王朝阳
    针对重卡汽车板簧支架的工况和失效形式,设计载荷150 t重卡用板簧支架的ADI材料,并通过化学成分、熔炼和热处理工艺控制,最终生产出适合150 t重卡汽车工况的板簧支架。该ADI材料的板簧支架与铸钢材料相比无论从重量上还是从耐磨性能、抗断裂性能上均有较大的优势。
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    标准化
    GB/T 39330—2020《钛合金铸件表面处理 技术规范》解读
    倪 嘉1,刘时兵1,冯 新2,赵 军1
    介绍了GB/T 39330―2020《钛合金铸件表面处理技术规范》国家标准的制定过程,分别在标准范围、规范性引用文件、钛合金铸件的表面处理等方面详细论述了标准内容,分析了标准的技术特点。根据标准的内容指出了与相应国外标准在技术水平上的差异,并介绍了其应用范围。
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]