复合涂料消除呋喃树脂砂铸件表面产生脉纹缺陷的措施研究

1　前言近年来随着机械工业对铸件质量的要求不断提高 ,铸件行业迅速普及的呋喃树脂砂砂大量用于厚大铸件的铸造 ,但呋喃树脂砂砂型在浇铸时比水玻璃砂砂型容易产生脉纹缺陷 ,影响铸件表面质量 ,所谓脉纹是指铸件表面的网状金属肉瘤。2　脉纹产生机理一般来说树脂砂型在高温液态金属浇铸充型过程中铸型表面突然受到高温液态金属的接触、烘烤 ,将产生如下变化 :1)铸型表层的石英砂将产生α—β的相变 ,引起体积膨胀 ;2 )树脂粘结剂燃烧和分解产生气体 ,由于粘结剂的燃烧分解而降低铸型强度。由于铸型表面的变化不仅使铸型 (芯 )表面产生许多细小网状缝隙并使铸型表层的涂料随之产生裂缝 ,由于钢水在未凝固之前铸行表面就形成缝隙 ,钢水也随之渗入铸型裂缝 ,所以钢水最终凝固后 ,铸件表面将出现许多网状缺陷 ,俗称脉纹。3　呋喃树脂砂铸件产生脉纹缺陷的分析图 (1)中呋喃树脂为粘结剂的砂型和水玻璃为粘结剂的砂型受液态金属作用下的状态 ;根据图 (1) ,水玻璃砂砂型浇时液态时 ,砂型为收缩状态 ;而呋喃树脂砂砂型为膨胀状态。图 1　从图 (1)中可看出 ,以呋喃树脂为粘结剂的砂型 (芯 )膨胀量比水玻璃为粘结剂的砂型 (芯 )的大 ,...     

大型铸件凝固进程的数字模拟

本文介绍用有限差分法数字模拟大型铸件凝固进程的方法和编制通用源程序的特点。提出了计算铸件同铸型、铸型同外界的热交换和共晶合金及具有凝固温度范围的合金计算凝固率的数学模型。凝固潜热依照随时间变化的凝固率计算．型料的热性能处理为温度的函数。编制的源程序可以模拟计算可化为二维问题的各种形状的铸件及各部位同时存在不同型料的铸型．文中还对两种大型螺旋桨的模型（普通冒口和保温冒口）做模拟计算，并与实测结果进行了比较．     

铸件/铸型边界模型对用于RT的凝固模拟精度影响的研究

在快速模具制造工艺 RT (Rapid Tooling)中 ,采用尺寸凝固模拟技术保证铸件的尺寸精度是 RT工艺中关键的技术环节 ,而凝固分析中铸件 /铸型边界模型的正确与否对尺寸凝固模拟精度有着重要的作用。采用 3种不同的铸件/铸型边界模型对 RT工艺中典型标准件的凝固过程进行数值分析及实验验证 ,分析结果及实验证明在 RT工艺铸件尺寸精度的凝固分析中 ,铸型 /铸件的边界模型采用铸件、铸型均为热变形弹塑性体 ,且采用接触力学中的接触单元法对铸型 /铸件的边界进行分析更符合实际。采用这种铸件 /铸型边界模型对汽车覆盖件模具的凝固过程进行了热力耦合分析 ,数值计算得到的铸件尺寸与实际铸件的尺寸吻合较好 ,证实所采用的铸型 /铸件边界模型是正确的、可行的     

铸件冒口尺寸的优化设计

本文提出了铸件最优冒口尺寸的准则，并用直接寻查法优化设计圆柱形单冒口的一种方法。本方法由于把铸件凝固进程的凝固前沿和热节点的移动以及动态凝固收缩作为优化过程的限制条件，因此与传统的模数法相比，具有较高的准确性。计算中采用交替方向的隐式差分格式。编制的源程序通用于共晶型合金和固溶型合金，也通用于使用多种型料的铸型。     

球墨铸铁凝固共晶膨胀的微机模拟

利用球墨铸铁凝固共晶膨胀的特性可以有条件地实现无冒口铸造或控制压力冒口铸造。作者用BASIC语言在微型电子计算机上开发了模拟球墨铸铁凝固过程的程序,用数据和图象显示了温度场变化;收缩和膨胀变化;以及缩孔缩松产生的位置。为辅助铸件工艺设计提供了参考。     

金属铸造过程界面传热系数的测定

通过采集金属铸造过程中铸件/铸型界面上温度的变化曲线,利用有限元分析软件ANSYS模拟了金属铸造凝固过程的温度场,采用非线性估算法,求解了以铝合金为铸件材料的铸件/铸型间的界面传热系数,发现了该界面传热系数随时间的变化规律.计算结果表明:在金属铸造过程中,铸件-铸型界面传热系数随着凝固时间的增加迅速下降,随后下降变得缓慢,凝固结束后趋于稳定.铸型厚度增大对界面传热系数有很大影响,随着铸型厚度的增加,界面传热系数减小.     

球墨铸铁件凝固过程三维数值模拟

根据卡赛提出的球墨铸铁件补缩原理,本文对球墨铸铁件凝固过程中的体积变化进行直接数值模拟,将模拟结果换算整理成铸件表现密度与浇注结束后时间的关系曲线,按此曲线,可根据冒口颈封闭时间来判断收缩缺陷的有无及严重程度。数值计算中考虑了共晶前期的温度回升、铸件和铸型间的紧密接触、二次收缩和铁水回流等球墨铸铁件的特有现象。对于试样中的收缩缺陷的程度和位置,数值模拟结果与实验结果基本符合。     

凝固过程中热传导的反问题

在铸件的凝固过程中，铸件／铸型界面的热交换行为是影响凝固速度的关键因素、在讨论了几种求解热传导反问题的方法后，着重介绍了非线性估计法（Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ＥｓｔｉｍａｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄ（ＮＥＭ）），同时也讨论了优化试验方案。以ＮＥＭ为理论基础，开发了两个程序并成功地应用到求解凝固过程中随时间而变化的金属／铸型界面热交换系数以及铸件、铸型中的温度场。     

铸型阻碍应力计算模型研究

依据金属凝固和收缩过程中铸型对铸件形成机阻力的机理及三种砂型的实测结果，建立了以加权量为特征量的铸型阻碍应力计算模型，揭示了铸型界面温度升至峰值的过程中，铸型阻碍应力急增长；其后随着铸型界面温度的降低，铸型阻碍应力增速率明显变慢。     

基于反分析法的凝固过程中界面换热系数研究

以实验测得的温度为基础,结合数值模拟方法和优化方法的反分析方法计算求解了A356铝合金铸件冷却凝固过程中铸件与金属铸型间的界面换热系数,分析了铸件与铸型间界面换热系数随界面温度变化的关系.研究结果表明:界面换热系数在固相温度以上和545℃以下基本保持为一个常数,分别约为3 000 W.m-2.K-1和500 W.m-2.K-1;而液相温度在545~555℃间为突变的线性关系,并通过线性回归分析建立了近似的数学模型.应用反求得到的界面换热系数与界面温度的变化规律,结合数值模拟软件ProCAST计算得到铸型初始温度450℃时铸件的温度与实验测量温度吻合较好.验证了通过反分析方法求解的换热系数的有效性和正确性.     

选择性激光烧结覆膜砂铸型（芯）的固化机理

分析了激光束扫描烧结的物理模型和履膜砂受热固化的特点,研究了选择性激光烧结（SLS）覆膜砂铸型（芯）的成型条件,固化机理,以及SLS覆膜砂铸型（芯）的固化特点,介绍了用SLS法快速成形覆覆砂铸型,浇注铸件的工艺过程和实例。     

石墨铸型在抗磨铁碳合金生产中的应用

晶质石墨是一种优良的铸型材料。同砂型相比,石墨型铸件的外表光洁,尺寸精度高,内在组织晶粒细小,机械性能特别是硬度和冲击韧性有了一定程度的提高,石墨铸型具有生产实用性。     

液态密度亏值对球墨铸铁收缩的影响

实验测定了化学成分、浇注温度、铸件模数和铸型刚度对球墨铸铁收缩特性的影响。对球铁试样的重量、缩孔体积和轮廓膨胀与灰涛铁进行了对比:在相同工艺条件下,球铁件的重量比形状及尺寸相同的灰铸铁件轻约百分之一,提出了球墨铸铁液态密度亏值的新观点,讨论了液态密度亏值对球墨铸铁收缩的影响、球铁凝固的外形尺寸变化和无冒口铸造。     

改进气缸头低压铸件缺陷的分析和对策

分析了铝合金气缸头低压铸件的主要缺陷，从铸型工艺上论述缺陷产生的原因和防止措施，并指出用压力铸造取代低压铸造，为提高气缸头铸件质量提供了新的途径。     

改进气缸头低压铸件的缺陷的分析和对策

分析了铝合金气缸头低压铸件的主要缺陷，从铸型工艺上论述了缺陷产生的原因和防止措施，并指出用压力铸造取代低压铸造，为提高气缸头铸件质量提供了新的途径。     

挤压铸造过共晶A390合金的组织与力学性能

以过共晶A390合金为对象,系统研究了挤压铸造成形工艺下挤压压力、浇注温度、热处理工艺参数等对合金显微组织与力学性能的影响.实验结果表明,A390合金挤压铸造铸态组织初晶硅的尺寸保持在20～30μm左右.且挤压压力增大能提高铸件的致密性并细化共晶组织;而较低的浇注温度则可以获得较细小的初生α相.热处理使共晶组织进一步细化,并显著提高铸件的力学性能.经优化的T6热处理参数为490℃×8 h 180℃×8 h,铸件本体试样的平均抗拉强度和布氏硬度分别达到334 MPa和141.     

蠕墨铸铁钢锭模炉前检验蠕化率方法

研究了两种炉前测定蠕墨铸铁蠕化率的方法。第一种方法是共晶膨胀力——热分析法,第二种方法是粘土砂样杯法。 共晶膨胀力—热分析法用φ30×250mm的试样,在北京钢院BL—Ⅱ型共晶膨胀力测定仪上用干型浇注。记录其共晶膨胀力——时间曲线,并记录温度—时间曲线。根据两曲线上的特征值代入计算公式中,即可求出蠕化率级别。测定时间在3分钟以内,确报     

基于整体式陶瓷铸型的复杂零件快速铸造技术

传统的熔模铸造因其陶瓷铸型制备过程复杂、生产周期长、成本高,不适合单件、小批量生产及新产品试制.本文将光固化成形技术和凝胶注模成型技术结合在一起开发了一种面向复杂铸件整体式陶瓷铸型快速制备新方法.首先介绍了整体式陶瓷铸型快速制造过程,其次设计制造了与之相应的光固化树脂原型,制订了其热解工艺,并讨论了陶瓷铸型坯体干燥、烧结等问题,最后给出了空心涡轮叶片铸造实例,证实了新技术的可行性和有效性.     

铸造过程的CAE数值模拟技术

铸件充型凝固过程数值计算以铸件和铸型为计算域，包括熔融金属流动和传热数值计算，浇注系统设计，模具设计等．铸造过程数值模拟技术是利用计算机技术来改造和提升传统铸造技术，现阶段的铸造CAE（Computer Aided Erlgineering）软件能够准确地预测铸件在充型凝固过程中可能产生的缺陷，进行工艺优化，缩短实验周期，提高铸件质量，降低生产成本．     

铸件／铸型传热系统中铸型的自适应网格剖分

铸件／铸型传热系统的铸型吸热能力的准确计算是十分重要的。采用数值计算方法分析了网格间距及时间步长对铸型吸热能力计算时计算误差的影响。在此基础之上，建立了铸型的自适应网格剖分原则及程序实现方法。计算结果表明，采用自适应网格剖分方法是必要的，它保证了计算精度及提高了计算效率。