铸造

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铸造. 2022, 71(4): 395-402.

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伴随着高端装备制造业的快速发展,我国铸钢领域也出现了很多新技术、新工艺、新装备。基础研究和关键技术取得了重大突破,大型铸钢件的组织、性能及铸件质量得到显著提高。本文重点介绍铸钢熔炼及净化技术、新型铸造合金钢、铸钢数值模拟进展、铸造企业集成制造数字化管理系统、特种铸钢生产新技术、铸钢的质量检验、百吨级大型铸钢件关键成形技术的发展现状及趋势,展望铸钢技术发展方向。

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亚温奥氏体化等温淬火球墨铸铁的研究

姜利坤, 李银玲, 石海川, 刘金海, 琚子来

铸造. 2022, 71(4): 403-408.

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研究了亚温奥氏体化等温淬火工艺对等温淬火球墨铸铁组织和力学性能的影响。在等温淬火工艺(等温淬火温度370℃,等温淬火时间120 min)一致前提下,当奥氏体化温度在820~880℃区间变化时,随着奥氏体化温度的升高,热处理后组织中针状铁素体的数量愈来愈少;当奥氏体化温度为880℃时,组织已经全部奥氏体化。此外,随着亚温奥氏体化温度的提高,ADI球铁的抗拉强度和硬度呈现逐渐增大的趋势,而伸长率和冲击韧性则逐渐减小。

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等离子熔覆高钒铁基合金涂层耐冲击磨料磨损的研究

李百奇, 汤文博, 王笑生

铸造. 2022, 71(4): 409-414.

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高钒铁基耐磨合金作为新一代耐磨材料,已在轧辊等领域获得广泛应用。通过等离子粉末堆焊在Q235低碳钢板上熔覆高钒铁基耐磨合金(V8)涂层,在MLD-10动载荷冲击磨料磨损试验机上测试了V8涂层在铸造石英砂磨料下的冲击磨料磨损性能,冲击能量为1.0 J,1.5 J,2.0 J,2.5 J,3 J,并与高锰钢(ZGMn13)进行对比。结果表明:当冲击功为1J时,V8涂层的耐冲击磨料磨损性能是高锰钢的4.7倍。随着冲击功的增加,V8涂层与ZGMn13高锰钢之间的耐磨性差距大幅缩小。V8涂层微观组织形态为高硬度原位生成的团球状碳化钒弥散分布于强韧的板条状马氏体基体和网状共晶(Cr,Fe)₇C₃碳化物之间,碳化钒硬质质点对基体割裂小,涂层具有良好的强韧性匹配。V8涂层磨损机理以基体的显微切削和VC颗粒的脱落为主,高锰钢磨损机理以微切削和塑性变形为主。

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温度梯度对籽晶法制备镍基单晶高温合金DD6凝固组织的影响

刘晓功, 饶洋, 刘培元, 张辉, 胡松松

铸造. 2022, 71(4): 415-419.

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采用液态金属定向凝固试验研究了温度梯度对籽晶法制备镍基单晶高温合金DD6凝固组织的影响规律。结果表明:温度梯度约为50℃/cm的情况下,定向凝固过程中籽晶段可分为完全熔化区、糊状区、热影响区和原始组织区。将温度梯度提高到200℃/cm,可以缩小糊状区和热影响区范围,提高热影响区元素的均匀化程度。高温度梯度可以消除籽晶原始组织对一次枝晶间距的影响,抑制籽晶回熔区杂晶的形成。

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DZ125基合金蠕变期间组织演化及元素的定向扩散

田宁, 赵国旗, 闫化锦, 张顺科, 王光艳

铸造. 2022, 71(4): 420-425.

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通过蠕变曲线测试和显微组织形貌观察,结合元素扩散迁移率热力学计算,研究了完全热处理后DZ125定向凝固镍基高温合金在980℃蠕变过程中γ'相的演化规律。结果表明:合金完全热处理后并没有消除组织不均匀性,粗大的γ'相位于枝晶间区域,细小γ'相位于枝晶干区域。在980℃/200 MPa蠕变期间,合金枝晶干区域的γ'相经22 h转变成筏状结构,γ'相筏化时间随外加应力的减小而延长。在该条件下随蠕变时间延长,合金中γ'相厚度的尺寸逐渐增大,扭曲程度逐渐增加。蠕变过程中元素Mo、W具有较低的扩散迁移率,Cr、Ti扩散迁移率居中,而元素Co、Al、Ta具有较高的扩散迁移率。

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冷却速率和锶加入量与共晶硅变质等级相关性

周鹏飞, 孙瑜, 陆从相

铸造. 2022, 71(4): 426-431.

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通过光学显微镜和扫描电镜考察了冷却速率及Sr加入量对亚共晶Al-Si合金中共晶Si形貌变化的影响。Boltzman方程对共晶Si变质等级关系曲线拟合结果表明:随着冷却速率提高,共晶Si完全变质所需要的临界Sr量减少,共晶Si的变质等级与Sr的加入量高度相关,相关系数R²大于0.99。可以推断,在正常铸造条件下,存在变质阈值。此外,在低冷却速率和高Sr量的合金中,出现局部变质不良,其原因与Al₂Si₂Sr形成有关。

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基于反热传导法对镁合金DC铸造二冷区沸腾换热研究

陈亮, 乐启炽, 赵大志, 贾永辉, 宝磊, 闫家仕, 胡文鑫

铸造. 2022, 71(4): 432-436.

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对AZ80铸态镁合金进行了喷水冷却试验研究,采用逆向法准确地求解了AZ80镁合金二冷区的换热系数和热流密度,并分析了初始温度对热流密度的影响。结果表明,冲击点处和自由下落区的热流密度均随着表面温度的增加呈先增加后降低的趋势,且冲击点处的热流密度远高于自由下落区。初始温度对沸腾换热的影响很大,尤其是临界热流密度随着初始温度的增加而有规律的增加,其中自由下落区的临界热流密度呈二次函数形式随初始温度的增加而增加,经数学拟合,得出了经验公式。

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体育设备用TiAl₃/ADC12复合材料的力学性能及耐腐蚀性能研究

田浏阳, 韩延歌, 马力

铸造. 2022, 71(4): 437-442.

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采用超声振动法制备体育设备用TiAl₃/ADC12复合材料,利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、能谱分析仪和万能试验机研究了超声时间对复合材料的微观组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果显示,适当的超声时间使得复合材料的微观组织更细化,TiAl₃增强相的尺寸较小,分布均匀,呈现为沿一定方向生长的长条状。增大超声时间,复合材料的密度、硬度、拉伸强度先增大后减小,伸长率先减小后增大。在超声时间为90 s时,TiAl₃/ADC12复合材料的微观组织细化最明显,初生α-Al颗粒尺寸最小、形貌最圆整,复合材料的密度、硬度、伸长率和拉伸强度达到最大值,腐蚀面的腐蚀坑变小,腐蚀面积和腐蚀产物减少。

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碱性酚醛树脂熔融陶瓷砂烧结层的形成机理与解决对策

马丽, 袁永, 刘烨, 王致明

铸造. 2022, 71(4): 443-448.

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碱性酚醛树脂熔融陶粒砂铸造是一种生产高品质铸钢件的优异工艺,但是该工艺存在型砂烧结导致清砂困难的问题。为此,以铸钢磨盘的铸造为例,采用微观形貌分析、成分分析、烧结对比试验,研究了碱性酚醛树脂熔融陶粒砂在铸造过程中烧结成壳的机理。研究发现,碱酚熔融陶粒砂烧结成壳归因于高温作用使得陶粒砂之间形成烧结颈将砂粒粘结在一起。烧结颈主要是通过陶粒砂表面元素向砂粒之间的凹角处堆积生长而成,其中K和Si元素更易向凹角处扩散,形成低熔点钾硅酸铝盐。碱性酚醛树脂在陶粒砂表面引入较高含量的K碱,进一步促进了烧结颈的形成。采用“化学法+热法”再生技术能够大幅度降低旧砂表面残留的K和Na等物质,从而降低旧砂复用时的烧结倾向。

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三乙胺冷芯盒砂芯存储条件优化

门海涛, 吴景峰, 张腾, 冯颖欣, 吴玉梅, 武芳玉, 马振国, 韩路涛, 李乐清

铸造. 2022, 71(4): 449-453.

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为了解决三乙胺冷芯盒砂芯(以下简称冷芯)存储时间过短和存储强度过低的问题,对恒温恒湿库和中试车间这两种不同环境条件下的冷芯强度进行了研究和分析,运用minitab软件对冷芯的存储效果进行模拟,得到线性回归模型,运用试验优化设计最终得到温度20℃、相对湿度10%的最佳的工艺组合,使冷芯强度从1.05 MPa提高到1.57 MPa,节约了存储空间和不必要的存储成本。目前最优工艺设定已经在公司内部得到了推广应用,效果明显。

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硅溶胶型壳表面“墨点”研究

潘锐, 李琳, 武晓刚, 董茵, 姜浩

铸造. 2022, 71(4): 454-457.

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采用光学显微镜、扫描电镜等试验设备,对硅溶胶-电熔刚玉粉型壳表面“墨点”进行宏观、微观分析,结合铸件表面缺陷在不同形态下的形貌,分析了型壳表面“墨点”及铸件表面麻点缺陷形成机理。研究结果表明:型壳面层粉料粒度单峰值、面层料浆不致密以及型壳背层砂中“黑砂”三项因素导致型壳面层出现“墨点”、铸件表面麻点缺陷,当采用单峰值刚玉粉制备面层型壳时,面层料浆工艺参数粘度45~50 s、涂层厚度0.09~0.1 mm,可有效解决型壳“墨点”问题及铸件表面“凹坑”缺陷。

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K4169合金叶轮真空自耗电极凝壳炉离心铸造工艺研究

薛松海, 龚燚, 史昆, 于波, 王彦鹏, 严建强, 李重阳, 陈晓明, 包宪宇

铸造. 2022, 71(4): 458-461.

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高温合金铸件在航空航天等领域有着广泛和重要的应用,常用工艺为感应熔炼浇注。该浇注工艺使用氧化物坩埚,会对原材料纯净度产生影响,且采用重力浇注,合金内部易产生疏松、浇不足等缺陷。为提高合金液纯净度,通过使用真空自耗电极凝壳炉对K4169叶轮进行离心浇注,针对不同浇注系统及离心转速进行了铸造模拟。结果表明,铸造缺陷主要集中于铸件轴向中间位置与叶轮小口径外环处;随着离心转速的提高,铸件内缺陷的数量及分布显著降低,当离心转速为200 r/min时,微观缩孔体积约0.2 cm³;经质量检测,铸件表面、内部、化学成分和力学性能均达到相应要求。

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砂芯自动修芯系统的设计与实现

岳东海, 邓志辉, 颜鹏, 涂琴

铸造. 2022, 71(4): 462-466.

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针对现有砂芯制作工艺流程中人工修芯生产效率低、砂芯外形一致性差的问题,设计了一种自动砂芯修芯系统。基于双针浮动打磨技术和工业机器人技术设计了打磨机构,实现对砂芯坯缝线的去除。设计了带有弹簧定位夹紧机构的工装板,以实现砂芯阵列的定位与夹紧。设计了倍速链机构,以直线循环方式实现工装板在各个工位的流转与顶升定位。测试结果表明:产线运行可靠,修芯速度为16 s/个,有效改善了砂芯外形一致性,保证了铸件的质量。

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高端数控车床斜导轨床身铸造工艺设计及改进

范江

铸造. 2022, 71(4): 467-471.

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从浇注位置、分型面、机械加工余量及分型负数等工艺参数确定,到砂芯设计、浇注系统设计、排气冒口设计、型芯砂配比、熔炼方案等方面,详细介绍了某高端数控车床斜导轨床身铸件的铸造工艺设计方案。针对铸件出现的气孔缺陷,从气孔形成机理、工艺设计方案、现场操作、浇注过程表现状态等方面进行了具体分析。经生产验证,通过改进砂芯设计,合理设置排气通道,规范实际操作等方法有效解决了铸件的气孔问题。

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洞穴式冲入法球化处理工艺的应用

吴鸿霖, 初薛基, 刘印阁

铸造. 2022, 71(4): 472-475.

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探讨了洞穴式冲入法球化处理工艺过程中球化剂中以镁为主的球化元素的吸收率问题,通过对比冲入法中的堤坝式、凹坑式、洞穴式的形式,从反应速度的角度及生产现场的实际情况数据对比分析,得出洞穴式球化处理工艺具有球化反应稳定、球化时间长、球化元素吸收率高等积极作用,从而减少球化剂的使用量。

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垂直分型线厚大铸件浇注系统的优化

张思泽, 陈丽阳, 郑科泽, 赖青华, 卢德宏

铸造. 2022, 71(4): 476-479.

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采用垂直分型造型线生产厚大件时,缩孔、气孔、砂眼、渣眼等缺陷突出,废品率高。以四缸机发动机HT250飞轮为例,对浇注系统中浇道、冒口、排气道等结构进行了重点分析和优化。经过生产验证,基本消除了铸造缺陷,大大提高了成品率,对该类铸件浇注系统的设计有借鉴作用。

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霍尔锚断裂分析

马涛, 徐芳, 卢贝

铸造. 2022, 71(4): 480-483.

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采用化学成分分析、力学性能检测、微观组织观察等实验方法,结合有限元软件仿真计算,对霍尔锚断裂原因进行分析。结果表明,浇注过程中锚爪根部的铸造缺陷以及大量分布的长条状硫化锰夹杂引起的材料韧塑性严重降低是导致失效断裂的主要原因。

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液态金属螺旋形流动性实验用造型模板的生产及应用

史书考, 于伟业, 马玉琪, 孟祥臣, 王承云, 张伟, 向青春

铸造. 2022, 71(4): 484-489.

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液态金属流动性测试实验是材料成形及控制工程专业(铸造方向)非常重要的一个大型综合性实验。流动性是液态金属一个非常重要的铸造性能指标,螺旋形流动性实验是测定液态金属在砂型中流动性常用的实验方法,同心三螺旋形流动性试样造型模板是螺旋形流动性实验方法中最主要的工装用具。本文根据该铸件的结构特点设计了初步铸造工艺方案,并应用ProCAST数值模拟软件优化了其铸造工艺方案,然后基于优化的铸造工艺方案,利用数字化无模铸造精密成形技术完成了同心三螺旋形流动性试样造型模板铸件产品的实际生产。最后利用生产的造型模板铸件,对本科生开设了液态金属流动性测试实验课,取得了良好的实验教学效果。

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GB/T 11351—2017《铸件重量公差》国家标准解读

王芳, 崔兰芳, 张寅

铸造. 2022, 71(4): 490-494.

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介绍标准的发展过程和主要内容、与前版标准的主要技术差异和标准的应用。通过实例说明标准修订过程中运用数理统计的方法对测量数据进行验证分析,具有科学性和实用性。由于铸件重量公差与尺寸公差相关,本标准与GB/T 6414—2017《铸件尺寸公差、几何公差与机械加工余量》标准配套使用。

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GB/T 38222—2019《工程结构用中、高强度不锈钢铸件金相检验》国家标准解读

王志明, 李巨文, 尚尔峰, 关帅

铸造. 2022, 71(4): 495-498.

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介绍了GB/T 38222—2019《工程结构用中、高强度不锈钢铸件金相检验》国家标准的制定概况,分别在标准范围、规范性引用文件、试样的选取与制备、金相组织、马氏体级别、δ铁素体含量、非金属夹杂物评级等方面论述了标准的内容,并分析了标准的技术特点和应用范围。

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由《铸造》专访谈做专访的点滴感想

田世江

铸造. 2022, 71(4): 499-500.

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欧洲汽车行业关于欧盟二氧化碳标准的意见和讨论

铸造. 2022, 71(4): 501-502.

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德国MAN公司加速向零排放驱动系统转变

铸造. 2022, 71(4): 502-503.

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奥地利萨尔茨堡铝业流变铸造技术开发液氢储藏罐

铸造. 2022, 71(4): 504-505.

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欧洲铸造协会新主席启动专注欧洲铸造业关键年的全面工作议程

铸造. 2022, 71(4): 505-505.

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德国亚琛Access TechCenter公司的新型低压铸造厂开始运营

铸造. 2022, 71(4): 506-506.

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文献速报

铸造. 2022, 71(4): 507-508.

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专利摘要

铸造. 2022, 71(4): 509-510.

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基于学生创新实践活动的机械创新设计教学

李建国, 刘洋, 徐国胜

铸造. 2022, 71(4): 511-511.

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电子控制技术在动力机械中的前沿应用

周莉萍, 李召

铸造. 2022, 71(4): 512-512.

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动画技术在3D打印及其教学中的应用

赵家英, 杨磊

铸造. 2022, 71(4): 513-513.

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机械设备的组成与机械电气控制的特点

张卫民, 张黎明

铸造. 2022, 71(4): 514-514.

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机械电气设备的可靠性设计与安全技术

叶繁

铸造. 2022, 71(4): 515-515.

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汽车材料构成与金属加工工艺探究

张军建, 张鑫, 王飞

铸造. 2022, 71(4): 516-516.

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2022年, 第71卷, 第4期　
刊出日期：2022-04-10

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