铸造

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镁合金汽车轮毂低压铸造工艺进展

郭俊卿, 樊翠林, 陈拂晓

铸造. 2021, 70(6): 639-645.

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通过对国内外低压铸造技术发展历程、镁铝合金汽车轮毂低压铸造工艺现状的总结,分析了汽车轮毂低压铸造生产中的缺陷产生的原因与计算机数值模拟现状,并对镁合金汽车轮毂低压铸造工艺提出了展望。

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双金属复合材料铸造成形工艺综述

陈玉娥, 仲红刚, 张申, 高杰

铸造. 2021, 70(6): 646-650.

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双金属复合材料可以同时发挥两种材料的特性,满足复杂的应用性能需求。按照成形状态,双金属复合材料成形工艺可分为液-液复合、液-固复合和固-固复合三大类。本文总结了液-液复合及液-固复合成形的多种工艺路线,并着重介绍了应用前景良好的几种技术方案、发展水平及其适用范围。虽然双金属复合材料及制备方法已经取得长足进步,但目前复合材料市场仍然存在产业集中度不高、推广程度低的问题,后续仍然需要围绕理论研究、装备研究和应用研究开展相关工作。

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中小型铝合金铸件半固态流变压铸技术研究

龙文元, 龚杰, 宋国金

铸造. 2021, 70(6): 651-656.

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基于智铸超云—压铸领域专业CAE云平台,采用扣手铝合金铸件为研究对象,模拟分析了压射工艺参数对半固态流变压铸充型过程的影响,优选出了一种最佳的匀加速料筒孕育半固态流变压铸工艺方案进行实际产品的生产试验。结果表明:采用五段低速射出模式B压铸工艺方案,可使合金液在压室中流动平稳,呈层流状态,没有出现紊流;根据模拟结果优化了料筒孕育半固态流变压铸工艺,成功实现了扣手铸件的半固态流变压铸成形,得到了合格的压铸件,组织中初生α-Al相主要呈近球状或颗粒状,内部无气孔缺陷,可进行T6处理和焊接加工。

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微观孔洞对压铸AlSiMgMn合金拉伸断裂的影响

刘斐, 杨润生, 赵海东

铸造. 2021, 70(6): 657-663.

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利用高精度X射线三维断层扫描技术对压铸AlSiMgMn合金内部孔洞进行了重构,并利用有限元模拟分析了拉伸裂纹的扩展及孔洞导致的应力集中。结果表明,AlSiMgMn合金内部的孔洞对裂纹扩展路径有决定性的影响。孔洞的形状和位置也会影响微裂纹的产生和应力分布。同时发现圆整度低且距离最小截面近的孔洞易形成微裂纹。实验证明了合金中的脆性α-Fe金属间化合物对裂纹扩展的影响。

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基于Hadoop框架的镁合金航空零件压铸模快速设计

张艳琴, 张占领, 郭怀宫

铸造. 2021, 70(6): 664-669.

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利用大数据技术软件,结合三维设计软件平台,采用VC++及Win7操作系统开发压铸模快速设计系统,以国产航空航天飞机上陀螺仪支架为例,介绍了该系统引导下,进行压铸模快速设计的基本流程。新的压铸模快速设计系统不仅能较大幅度提高复杂压铸模设计效率,还具有自主学习功能,对优化铸件产品结构以及复杂镁合金压铸模设计有较大参考价值。

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基于正交试验及数值模拟的下缸体压铸工艺优化

朱洪军

铸造. 2021, 70(6): 670-674.

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分析了某发动机下缸体压铸件结构特点、技术难点,进行了铸造工艺设计、试生产及缺陷分析。依据有关铝合金凝固理论,借助正交试验以及数值模拟分析方法,优化了浇注工艺参数,解决了该铸件泄漏缺陷。结果表明,浇注温度665℃、模具温度195℃、冷却水流量3 L/min为最优工艺参数。

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铝合金汽车零部件表面金属陶瓷复合涂层的制备与研究

向峻伯, 姜雪茹, 王从明, 陈凯镔, 于志刚

铸造. 2021, 70(6): 675-680.

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采用激光熔覆技术在铝合金汽车零部件表面制备了金属陶瓷复合涂层,研究了激光熔覆工艺参数对熔覆层成形效果的影响。采用SEM、EDS等分析技术研究了熔覆层的微观组织和元素分布,用显微硬度计测试了熔覆层的显微硬度,利用摩擦磨损试验机试验了熔覆层的耐磨性能。结果表明,当激光功率为1.2 kW时,熔覆层的成形效果良好,无明显缺陷产生,熔覆层与基体呈现良好的冶金结合;增大激光功率,熔覆层稀释率变大。熔覆层的微观结构主要为胞状晶、定向枝晶和细小的等轴晶。与基体相比,熔覆层的显微硬度和耐磨性显著提高,硬度提高了8倍,耐磨性能提高了8.8倍。

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高强韧Al-Si-Mg合金材料设计与制备

姜坤, 赵凯, 林翰, 刘桂亮, 阎汐睿, 刘相法

铸造. 2021, 70(6): 681-686.

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为获得高强韧Al-Si-Mg合金,以亚共晶Al-Si-Mg合金为研究对象,探究了ASN晶种合金对其组织及室温力学性能的影响。试验结果表明:未添加ASN晶种合金时,Al-Si-Mg合金中α-Al晶粒粗大,枝晶发达,共晶组织分布不均匀;而向Al-Si-Mg合金中添加1%的ASN晶种合金后,α-Al晶粒得到一定细化,枝晶生长受到抑制,共晶组织分布较弥散均匀;此外,引入ASN晶种合金后,Al-Si-Mg合金的布氏硬度由HBW107.8提升至HBW127.4,提高了18.2%;室温抗拉强度由325 MPa提升至390 MPa,屈服强度由240 MPa提升至345 MPa,分别提高了20.0%和43.8%。ASN晶种合金有效地改善了Al-Si-Mg合金的组织,提高了其室温力学性能,从而获得了高强韧Al-Si-Mg合金。

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分级电磁搅拌对半固态A356铝合金凝固组织的影响

张课微, 刘政, 洪鑫, 唐景洪

铸造. 2021, 70(6): 687-694.

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运用Maxwell计算了分级电磁搅拌下半固态A356铝合金熔体中磁场强度和电磁力的分布与大小,研究了电磁场分布规律以及电磁场对熔体中初生α相形貌演变的影响。结果表明:磁场强度和电磁力由合金熔体中部依次向外递增且前者表现出中间小边缘大的现象,电磁频率和电流强度皆影响合金熔体中电磁力的大小,前者影响程度小于后者,且电流强度的改变可更好地调控熔体初生相的形貌。试验研究结果也表明,应用分级电磁搅拌制备半固态A356合金浆料是可行的且分级搅拌诱发了合金熔体凝固系统的混沌对流,A356铝合金熔体于630℃浇注,并在分级电磁搅拌频率为30 Hz条件下搅拌5 s,20 Hz条件下搅拌10 s,电流强度5 A,并在590℃保温15 min,此制备工艺下可获得较为细小的初生相组织,组织形貌最佳。

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浇注温度对重力铸造Al-10Si-0.3Mg合金力学性能和热导率的影响

石帅, 闫俊, 范卫忠, 高伟全

铸造. 2021, 70(6): 695-699.

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主要研究了Al-10Si-0.3Mg铝合金重力铸造过程中不同浇注温度对铝合金的力学性能、热导率和微观组织的影响。结果表明:当浇注温度为650℃时,合金的力学性能与热导率最优;随着浇注温度的升高,力学性能与热导率均下降,α固溶体及初晶硅的尺寸逐渐增大,共晶硅呈条状,合金中AlFeSi相由汉字状α-AlFeSi相转变为大量针状β-AlFeSi,严重地割裂了基体,从而使合金的力学性能下降;同时共晶Si相逐渐变为细条状,有害Fe相在合金中的分布较为集中,从而使得合金晶体的晶格畸变加强,合金的热导率下降。

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镍含量对高碳铁素体不锈钢铸态组织及腐蚀性能的影响

梁小凯, 窦为学

铸造. 2021, 70(6): 700-705.

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采用光学显微镜、扫描电镜、显微硬度计、Thermal-calc热力学软件等设备和腐蚀试验,研究了镍含量对高碳铁素体不锈钢Cr30A铸态组织及耐腐蚀性能的影响。铸态组织分析结果表明,当镍含量低于1.5%时,可以得到铁素体+离异共晶铬系碳化物组织;镍含量高于2.0%时,可以得到铁素体+铁素体/铬系碳化物共析团的组织类型。耐腐蚀试验表明,由于相界面及贫铬区减少,含铁素体+离异共晶铬系碳化物合金的耐腐蚀性能显著优于含铁素体+铁素体/铬系碳化物共析团的合金。

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一种硅藻群落水华原位修复水玻璃旧砂堆积地方法

汪华方, 张武, 汪泉润, 高翔, 卢记军

铸造. 2021, 70(6): 706-711.

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水玻璃旧砂排放量巨大,但是再生成本较高,导致很多工厂直接将旧砂排放在山谷或者深沟河道中,因旧砂表面富含碱性物质,极易污染堆放地环境。本文以修复旧砂堆放地为目的,设计了一种硅藻群落水华原位再生水玻璃旧砂的方法,介绍了硅藻品种的选用原则和培养基的改造措施,研究了容易发生水华季节条件下的硅藻群落生长的光照时间、硅藻初始加入量、培养时间等对生物原位再生效果的影响。结果表明,在培养两周后,该硅藻群落发生了水华,水体最下层为再生砂和极少量活性不足的藻体,中间层为干净的水体,最上层为漂浮的对环境无毒害的水华硅藻,三层自然分层、分离;水玻璃旧砂中的硅酸根离子去除率为49.1%,钠离子的去除率为30.1%。

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辅料对磷酸盐粘结剂覆膜砂性能的影响

唐文卓, 张友寿, 夏露

铸造. 2021, 70(6): 712-716.

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研究了水合物、有机弱酸、偶联剂等辅料对磷酸盐粘结剂覆膜砂成形过程砂样固化时间及砂样抗拉强度,存放稳定性等的影响,得出相关变化曲线。结果表明,添加2.5%自合成磷酸盐粘结剂、3%的水合硫酸铝、0.2%的柠檬酸和0.4%的偶联剂制备的覆膜砂,通过射砂成形,砂样固化时间2 min,抗拉强度可达1.6 MPa以上,且具有良好的存放稳定性。通过SEM显微观察及傅里叶红外分析,初步探讨了辅料的作用机理。

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图像处理在低压铸造机器人下芯检测中的应用

韩伟, 段海峰, 颜建, 任创新, 刘楚生

铸造. 2021, 70(6): 717-721.

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电动汽车铝合金水冷机壳低压铸造生产过程中,使用机器人将螺旋砂芯在高温状态下装入模腔时,难以判别经过夹持搬运的砂芯是否损坏,以及定位是否准确。探索如何运用Matlab图像增强、图像锐化和图像分割等技术方法,提高图像成分的清晰度,使图像变得有利于视觉控制软件处理。通过灰度阈值分割法确定螺旋砂芯边缘几何尺寸,注册成为模板进行快速检测判断,使没有准确安放或者有部分损坏的螺旋砂芯在最短时间内得到识别,从而实现对铸件成形前精细质量控制,为实现数字化低压铸造奠定基础。

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复合轧辊球墨铸铁辊芯铸模底箱优化设计及生产验证

万敏, 杨秀霞, 王晋涛, 郭修磊, 孙格平

铸造. 2021, 70(6): 722-726.

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采用传统的铁模覆砂底箱生产的离心复合轧辊经常在辊芯的底颈发现中心疏松缺陷。通过研究分析,一个有利于实现顺序凝固、减少辊芯底颈疏松的新型金属型底箱被设计,并应用ProCAST软件分别对采用传统的铁模覆砂底箱和新型的金属型底箱生产离心复合铸造轧辊球墨铸铁辊芯的凝固过程进行了数值模拟。实际生产和检测结果表明,采用新型金属型底箱模具生产轧辊的球墨铸铁辊芯,辊芯底颈疏松完全去除,底颈金相组织和力学性能得到明显改善。

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基于过程审核的铸造供应商质量管理

严运涛, 曾定文

铸造. 2021, 70(6): 727-730.

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介绍了常见的质量审核方式和铸造供应商质量管理形势,重点论述了过程审核的实施过程:识别主要过程、过程分析、策划审核、实施审核,最后总结了过程审核的作用。

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差压铸造在铝合金后下摆臂的应用

双建伟

铸造. 2021, 70(6): 731-735.

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控制臂是汽车底盘安全件,而后下摆臂为控制臂的一种。目前,铝合金后下摆臂主要为锻造、低压铸造、挤压铸造,但由于锻造、挤压铸造成本较高,主机厂选择的较少,低压铸造力学性能偏低。为了满足车辆轻量化需求,利用差压铸造工艺对产品进行设计、CAE分析、铸造模拟分析,最终获得差压铸造下的后下摆臂产品,产品屈服强度240 MPa以上,抗拉强度310 MPa以上,伸长率平均10%,获得满足客户要求的产品,并降低了制造成本。

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基于数值模拟仿真技术的机柜壳体铸造工艺优化

李燕霞, 邵明辉, 付军, 赵翠翠

铸造. 2021, 70(6): 736-739.

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介绍了机柜壳体的结构及原铸造工艺,对铸件尺寸超差、缩孔、缩松产生原因进行了分析。通过调整分型方法、改变浇注方式、增强补缩、加强熔炼过程控制等进行工艺优化,利用ProCAST软件对优化后的工艺进行模拟仿真,预判合格后投入实际生产。优化后铸件关键部位缩孔明显减少,尺寸一致性提高,综合成品率由55%提升至94%。

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压铸机活塞铸造成型的工艺优化

刘沙, 李春亮, 白旭东

铸造. 2021, 70(6): 740-745.