《铸造》杂志

  202012期

试验研究有色合金特种铸造造型材料工艺技术
期刊基本信息

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主编:曲学良

副主编:刘冬梅

广告发行:王巧智、曹秀梅

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  • 试验研究
    Ni-3.2%B合金熔体过冷处理对凝固组织和硬度的影响
    汪 肖  许军锋
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    缩松致密化过程中的屈服轨迹
    武建国,安红萍
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    基于专利分析的先进铸造前沿热点技术研究
    樊璐璐,吴进军,邱 城,刘晓飞,袁志勇
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    有色合金
    谐波和脉冲磁场在结晶器内的分布和对高纯铜凝固组织的影响
    宝 磊 贾永辉 王 翾 等
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    脉冲电流对过偏晶Cu-40wt.%Pb合金熔体活度的影响
    孙晓思 郝维新 马 腾
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    铸造镁合金 Mg-2.6Nd-1.5Gd-0.5Zn-0.5Zr 组织和性能研究
    占 亮 乐启炽 冯志军 等
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    特种铸造
    钛合金熔模精密铸造技术的发展现状
    宋 浩 韩 冬 赵 军 等
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    熔模精铸薄壁铸件真空吸铸工艺研究
    李新雷 李世新 尹承泽
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    熔模铸造用冷铁技术开发与工业化应用
    石远进  蓝 勇
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    多功能显控台低压铸造工艺设计及优化
    刘继广 张雅咪 方晓刚 等
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    造型材料
    新型酯硬化水玻璃砂在高锰钢铸造中的应用研究
    刘加军 娄延春 尹绍奎 等
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    醇基涂料中常用悬浮剂流变特性的研究
    孙清洲 彭慧龙 许荣福 等
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    新型高氮母液制备呋喃树脂的开发研究
    熊高虎 张 丽 张 林 等
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    一种通过式微波-热风复合砂芯烘干设备
    刘玲玲 李保强 郭毛毛 等
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    工艺技术
    高速列车铸钢制动盘铸造工艺研究
    孙 逊 时 坚 税国彦 等
    [摘要] [HTML 0KB] [PDF全文]
    新型柴油机缸体复杂铸件的快速制造工艺
    许海铎 郭亚辉 吕乐华 等
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    气化模在木模制作中的合理应用
    朱蓉英 曹战龙 郭新玲 等
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    铸造产品数字化集成制造平台的实施
    李小静 徐国强 常 涛 等
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  • 试验研究
    Ni-3.2%B合金熔体过冷处理对凝固组织和硬度的影响
    汪 肖  许军锋
    熔体过热和过冷保温处理对合金的组织和性能都有显著的影响。目前过热保温处理的 研究较多,由于过冷状态很难控制,所以关于熔体过冷保温处理的研究报道甚少。文中通过 传统的玻璃净化和循环过热法使Ni-3.2%B合金熔体得到充分净化,再在降温中通过调节设 备的加热功率控制凝固中的温度变化,实现过冷熔体在凝固之前经历一段接近恒温的处理过 程,最终获得过冷保温时间长达508 s的样品,进而分析不同过冷时间对凝固组织、硬度以及 初生相分数的影响。结果发现:随着过冷熔体处理时间的延长,初生相α-Ni相分数逐渐增 大,边角形貌变圆,显微硬度下降,从HV289(过冷处理时间9 s)降到HV160(508 s);共 晶组织从长条层片状变成网状,又变成细小层片状,显微硬度缓慢上升,达到HV726; Ni 3 B相的显微硬度也逐渐上升,可达HV1 033。
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    缩松致密化过程中的屈服轨迹
    武建国,安红萍
    缩松是铸造生产中难以避免和消除的缺陷,会降低铸件的致密度和使用寿命。改进铸 造工艺可有效防止和减少缩松,但难以根除。研究缩松材料变形与致密化行为,可为通过塑 性变形有效压实缩松提供理论参考。本文基于孔隙均匀,基体为各向同性的理想刚塑性材料 的假设,从缩松孔洞屈服准则的基本形式出发,求解了致密化过程中主应力空间内的屈服表 面的形状。研究表明,缩松孔洞变形与致密是同时进行的,在相对密度为 ρ 时,其在主应力 空间中的屈服表面是一个包含于Mises屈服圆柱面的回转椭球面。随相对密度的增加,屈服椭 球面不断进行非等向膨胀,并逐步逼近Mises屈服圆柱面,最终在达到致密时与Mises屈服表 面重合。 缩松是铸造生产中难以避免和消除的缺陷,会降低铸件的致密度和使用寿命。改进铸 造工艺可有效防止和减少缩松,但难以根除。研究缩松材料变形与致密化行为,可为通过塑 性变形有效压实缩松提供理论参考。本文基于孔隙均匀,基体为各向同性的理想刚塑性材料 的假设,从缩松孔洞屈服准则的基本形式出发,求解了致密化过程中主应力空间内的屈服表 面的形状。研究表明,缩松孔洞变形与致密是同时进行的,在相对密度为 ρ 时,其在主应力 空间中的屈服表面是一个包含于Mises屈服圆柱面的回转椭球面。随相对密度的增加,屈服椭 球面不断进行非等向膨胀,并逐步逼近Mises屈服圆柱面,最终在达到致密时与Mises屈服表 面重合。
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    基于专利分析的先进铸造前沿热点技术研究
    樊璐璐,吴进军,邱 城,刘晓飞,袁志勇
    基于“智慧芽”平台专利数据预判铸造领域的前沿热点技术,分析其全球分布情况及 发展态势;采用可视化方法展示细分领域的重点研发团队与技术创新状况,分析其技术实力 和核心技术竞争力,发现与之核心技术相关联的机构。结果表明:日本、美国、德国高价值 专利,中国铸造技术专利数量较多,但质量有待提升;铸造前沿热点技术主要集中 在高温合金及轻合金精密铸造成形、铸件质量检测和铸模制造等技术方向;其高温合金与钛 合金铸件的应用主要集中在航空航天领域,大型复杂铝、镁、钛轻合金铸件的应用主要集中 在汽车、轨道交通及医疗器械等领域。
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    有色合金
    谐波和脉冲磁场在结晶器内的分布和对高纯铜凝固组织的影响
    宝 磊 贾永辉 王 翾 等
    通过模拟和试验手段研究了谐波和脉冲两种磁场的磁感强度和洛伦兹力在结晶器内部 的分布特点及两种磁场对高纯铜熔体凝固行为和微观组织的影响规律及机理。结果表明,谐 波磁场和脉冲磁场作用下,结晶器内磁感强度分别为0.065 T和0.084 T,洛伦兹力分 别达到了170 000 N/m3 和325 000 N/m3 。谐波磁场所产生的洛伦兹力方向不断发生变化,虽然 可使熔体产生强烈的横向振荡,但不利于熔体形成稳定的对流。相反,脉冲磁场可在短时间 内产生极大的单方向洛伦兹力,使熔体产生较大加速度并促进熔体对流。总之,相比谐波磁 场,脉冲磁场产生更高的磁感强度、更大的洛伦兹力和更深的作用区域,有效地提高了高纯 铜凝固过程的热量传输并优化凝固行为,最终获得更均匀细小的微观组织。
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    脉冲电流对过偏晶Cu-40wt.%Pb合金熔体活度的影响
    孙晓思 郝维新 马 腾
    对过偏晶Cu-40wt.%Pb合金在冷却过程中施加不同峰值密度的脉冲电流,通过观测施 加脉冲电流前后的合金微观组织结构变化,探讨脉冲电流对合金凝固组织的影响。结果表 明,脉冲电流显著降低了合金熔体内部团簇的活度,增强了溶质截留效应,从而抑制了合金 熔体内部液相的分离,最终实现了对合金凝固组织的控制。
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    铸造镁合金 Mg-2.6Nd-1.5Gd-0.5Zn-0.5Zr 组织和性能研究
    占 亮 乐启炽 冯志军 等
    研究了Mg-2.6Nd-1.5Gd-0.5Zn-0.5Zr铸造镁合金的组织和力学性能。研究表明,试验 合金的铸态组织为近等轴晶,主要由α-Mg基体和晶界处的(α-Mg+Mg 12 Nd)共晶组成。 试验确定了合金较优的固溶工艺:525 ℃×14 h;时效处理工艺:200 ℃×16 h。试验合金经 固溶时效处理后,拉伸强度、屈服强度和伸长率在室温条件下分别为295 MPa、165 MPa和 7.5%;在250 ℃条件下分别为225 MPa、130 MPa和18.5%。
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    特种铸造
    钛合金熔模精密铸造技术的发展现状
    宋 浩 韩 冬 赵 军 等
    作为先进制造技术的重要组成部分,钛合金熔模精密铸造技术已经成为衡量一个国家 铸造技术水平的关键指标。文中就钛合金熔模精密铸造技术中所涉及的模料、模样制备、脱 蜡工艺、型壳用面层耐火材料及粘结剂等发展现状进行了较为详细的介绍,为我国钛合金熔 模精密铸造技术的进一步发展提供有益参考。
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    熔模精铸薄壁铸件真空吸铸工艺研究
    李新雷 李世新 尹承泽
    对所研究的熔模型薄壁特征件真空吸铸工艺过程中的浇注系统及排气系统进行了设 计,并利用数值模拟软件对薄壁件的充型过程和可能产生的铸造缺陷进行了仿真模拟。结果 表明:真空吸铸成形方法能够较好地解决浇注该铸件时易遇到的充型困难、喷溅及憋气等技 术难题,可获得轮廓完整、内外品质优良的合格精铸件;立式单通道浇注方案优于卧式双通 道浇注方案,使合金液流充型过程平缓顺畅,能够避免金属液出现汇流和冲击现象,减少铸 造缺陷的产生。
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    熔模铸造用冷铁技术开发与工业化应用
    石远进  蓝 勇
    熔模铸造用冷铁主要应用于热节、不易补缩部位,以消除缩孔,提升铸件内部质量, 同时减少浇冒口数量、减少工艺补贴、提升工艺出品率。但在熔模铸造脱蜡和高温焙烧过程 中,普通冷铁氧化严重,浇注时发气使铸件产生气孔,导致冷铁在熔模铸造行业中难以批量 应用。其主要原因是冷铁表面的Fe 3 O 4 与钢液中的C、CO、H 2 发生反应生成大量的CO 2 和水蒸 气,凝固后形成气孔。本课题发明了一种复合金属涂层冷铁,对几种不同冷铁进行了焙烧和 浇注验证。结果表明,复合金属涂层冷铁耐高温氧化能力最强,实物浇注不发气,适用于熔 模铸造工艺。经批量验证,复合金属涂层冷铁效果稳定、效益显著,并实现了工业化应用。
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    多功能显控台低压铸造工艺设计及优化
    刘继广 张雅咪 方晓刚 等
    多功能显控台是海军舰船电子装备中关键部件之一,因其结构复杂、尺寸较大、且壁 厚不均匀,容易在铸造过程产生大面积缩松、缩孔缺陷。本文针对显控台铸件结构特点,首 先设计卧式和立式两种低压铸造浇注系统,通过对比模拟结果发现,相同工艺参数下立式浇 注系统成形铸件缺陷更少。随后研究了浇注温度、充型时间和保压压力等工艺参数对铸件质 量的影响规律,并通过工艺模拟正交试验获得工艺参数(浇注温度为720 ℃,充型时间 为21 s,保压压力为86 kPa)。最后,通过进一步优化浇注方案,即在厚大部分增加冒口进行 补缩,使整个铸件缩松、缩孔体积降低至0.33 cm 3 。
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    造型材料
    新型酯硬化水玻璃砂在高锰钢铸造中的应用研究
    刘加军 娄延春 尹绍奎 等
    分析了水玻璃作为无机粘结剂在高锰钢铸造生产过程中存在的问题,提出了在水玻璃 中加入有机粘结剂改性的方法,以提高水玻璃砂的各项性能指标,如强度、表面质量以及溃 散性能等。通过对改性方法、活性碱、交联剂等试验因素的研究,成功将碱性酚醛树脂融合 入水玻璃中,完成了对水玻璃的改性,提高了水玻璃体系的粘结强度及型砂的溃散性,生产 验证结果良好。
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    醇基涂料中常用悬浮剂流变特性的研究
    孙清洲 彭慧龙 许荣福 等
    研究了三种悬浮剂制成的乙醇悬浮液的流变与触变规律,发现用二甲苯和120 # 溶剂油 引发后制得的有机膨润土乙醇悬浮液呈现塑性流体的基本特征,形成了较小的触变环,屈服 值和同等剪切速率下的剪切应力随引发剂比例的增加而增加。在有机膨润土与引发剂之比为 1∶10的情况下,屈服值和同等剪切速率下的剪切应力随有机膨润土浓度的增加而增加。浓度 为12.0%、13.0%和14.0%的锂基膨润土乙醇悬浮液也呈现塑性流体的基本特征,形成了较小 的触变环。屈服值和同等剪切速率下的剪切应力随锂基膨润土浓度的增加而增加。凹凸棒土 浓度为11.0%、11.5%和12.0%的乙醇悬浮液呈现带屈服值假塑性流体特征,随着凹凸棒土浓 度的升高,悬浮液屈服值变大,同等剪切速度下的剪切应力升高,在进行触变环测试时呈现 逆时针方向封闭的特征。
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    新型高氮母液制备呋喃树脂的开发研究
    熊高虎 张 丽 张 林 等
    研究了母液稀释快速高效制备呋喃树脂的方法,探索了母液含氮量与粘度的关系,确 定了母液的适宜含氮量,并对母液的密度、粘度、存放稳定性等进行了研究。结果表明,母 液含氮量为10%时粘度能满足当前生产条件,弱碱性条件下母液可以常温存储60天。还研究 了母液制备的产品性能,结果表明,采用高氮母液制备的产品理化指标及工艺性能与传统方 法相当,且稀释方法制备的产品不同批次间的稳定性远远优于传统方法制备的产品。母液稀 释法制备树脂生产耗时降低60%,生产损耗降低80%,且整个生产过程无废水产生,更加绿 色、环保、高效,经济效益显著。 研究了母液稀释快速高效制备呋喃树脂的方法,探索了母液含氮量与粘度的关系,确 定了母液的适宜含氮量,并对母液的密度、粘度、存放稳定性等进行了研究。结果表明,母 液含氮量为10%时粘度能满足当前生产条件,弱碱性条件下母液可以常温存储60天。还研究 了母液制备的产品性能,结果表明,采用高氮母液制备的产品理化指标及工艺性能与传统方 法相当,且稀释方法制备的产品不同批次间的稳定性远远优于传统方法制备的产品。母液稀 释法制备树脂生产耗时降低60%,生产损耗降低80%,且整个生产过程无废水产生,更加绿 色、环保、高效,经济效益显著。
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    一种通过式微波-热风复合砂芯烘干设备
    刘玲玲 李保强 郭毛毛 等
    设计了一种通过式微波-热风复合砂芯烘干装置。 该系统用于砂芯浸涂水基涂料后的表 面干燥,具有速度快、效率高、节能环保的优点。该烘干设备采用微波加热,无需热传导, 砂芯内外同时加热,腔体不吸收热量;加入的辅助热风循环及加热装置解决了砂芯厚度大于 300 mm时缝隙微波烘干效果差的问题,优化了微波烘干系统的干燥效果,有一定的推广价值。
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    工艺技术
    高速列车铸钢制动盘铸造工艺研究
    孙 逊 时 坚 税国彦 等
    针对高速列车用铸钢制动盘铸件国产化试生产过程中存在的摩擦工作面硬度不均、裂 纹和缩松等铸造缺陷,开展了制动盘砂型铸造工艺研究。首先采用无损检测等方法对比了进 口和国产制动盘铸件质量,分析了原铸造工艺方案存在的问题,然后对其进行工艺改进,并 采用ProCAST软件对多个设计方案进行了数值模拟对比研究,优选了方案。工艺实施结 果表明,采用新方案生产的铸件质量与进口件近似,可以满足制动盘铸件技术条件要求。 针对高速列车用铸钢制动盘铸件国产化试生产过程中存在的摩擦工作面硬度不均、裂 纹和缩松等铸造缺陷,开展了制动盘砂型铸造工艺研究。首先采用无损检测等方法对比了进 口和国产制动盘铸件质量,分析了原铸造工艺方案存在的问题,然后对其进行工艺改进,并 采用ProCAST软件对多个设计方案进行了数值模拟对比研究,优选了方案。工艺实施结 果表明,采用新方案生产的铸件质量与进口件近似,可以满足制动盘铸件技术条件要求。
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    新型柴油机缸体复杂铸件的快速制造工艺
    许海铎 郭亚辉 吕乐华 等
    介绍了新型柴油机缸体铸件的快速制造工艺。在综合考虑生产成本和生产效率的前提 下,采用立浇方案辅以定轴加工技术和喷墨砂型3D打印技术制备砂型、砂芯,有效保障了最 终铸件的尺寸精度。科学、系统的设计排气通道,使型腔内的气体顺利排出,可有效避免因 砂型、砂芯瞬间发气量过大而带来的气孔缺陷,大大提高了缸体类新产品试制的成品率。 介绍了新型柴油机缸体铸件的快速制造工艺。在综合考虑生产成本和生产效率的前提 下,采用立浇方案辅以定轴加工技术和喷墨砂型3D打印技术制备砂型、砂芯,有效保障了最 终铸件的尺寸精度。科学、系统的设计排气通道,使型腔内的气体顺利排出,可有效避免因 砂型、砂芯瞬间发气量过大而带来的气孔缺陷,大大提高了缸体类新产品试制的成品率。
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    气化模在木模制作中的合理应用
    朱蓉英 曹战龙 郭新玲 等
    对链轮木模模型的传统工艺进行改进,采用木气结合工艺制作链轮模型,减少了芯盒 的制作和砂芯的制备,节约了木材原料,减轻了模型工工作量,缩短了制模周期。介绍了木 气结合工艺在木模制作中的合理应用。
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    铸造产品数字化集成制造平台的实施
    李小静 徐国强 常 涛 等
    从铸造企业和行业两个层面进行现实需求与发展趋势分析,研究了基于PLM(产品生 命周期管理:Product Lifecycle Management)的数字化集成相关产品生命周期的系统平台集成 创新技术,建立了一套具有铸造行业特色的工艺设计集成控制系统,构建了铸造方法和方案 策划、虚拟设计、虚拟仿真、虚拟制造、过程质量闭环管控等核心功能;以数据流驱动,实 现了研发制造服务一体化,并与企业全面数字化管理系统、制造执行系统、智能生产单元控 制系统等充分集成,形成一套基于PLM的数字化集成系统,提供统一模型、快速应用、全面 协同的支撑平台。描述了铸造业的现状及全流程虚拟制造在铸造业中的应用,通过全流程虚 拟铸造数字化系统的实施,实现了铸造工艺和制造过程的信息化、智能化和专业化。
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