冷铁在球铁曲轴生产中的合理应用

利用冷铁能防止球铁曲轴的缩松缺陷.本文探讨了冷铁的合理使用问题,通过理论分析和试验,提出了防止球铁曲轴缩松的工艺措施.     

球墨铸造铁缩松的形成机理与防止方法

本文从文献分析得出了球铁缩松的形成机理,从机理出发得到了若干生产工艺上应遵循的原则。作者用实验部分地验证了所提出的机理,而工艺原则都在实验中得到了证实,从而归纳了一系列结论。这些结论提出了某些与当前生产上应用的完全相反的观点,主要的有:球墨铸铁虽有比较大的缩松倾向,但仍具有自身补缩的可能性;球铁可以不用冒口而消除缩松,其条件是刚度大的铸型、同时凝固、在外壳完全封闭下凝固;顺序凝固也可以消除宏观缩松,但铸件质量比不用冒口时为差;球铁铸件内除常见的宏观缩松外,在肉眼不能发现缩松的所谓“健全”部分,实际上是不健全的,其中有微观缩松;球铁的体积收缩值是一个条件性的数值,它随铸型条件不同而变;用金属型来生产球铁铸件是一个比较合适的方法。     

大型船用螺旋桨的凝固控制

在大量测温及对螺旋桨铸件本体解剖的基础上，发现黄铜大型螺旋桨铸件的内 部，常有铁元素偏析、桨叶晶粒组织不良以及缩松等缺陷。为了提高大桨铸造质量， 建议使用冷铁或激冷材料，控制铸件的凝固过程。为此，专门浇注了一个试验桨，在 桨叶上不加冷铁、单面加冷铁和两面加冷铁。对桨叶断面上成分偏析和晶粒组织的各 种情况进行了研究。并且，通过数字模拟铸件凝固过程的电子计算机方法、合理的配 置冷铁，控制螺旋桨的凝固方向。 研究表明： １．采用冷铁可以有效的控制黄铜大型螺旋桨的晶粒组织及部分铁元素形成的宏 观偏析。 ２．现行大桨的铸造工艺常常难以消除热节处的缩松、缩孔，因而，应当采取措 施如使用冷铁或其他激冷材料，控制大型螺旋桨铸件的凝固顺序。 ３．大型螺旋桨可通过数字模拟铸件凝固过程的电子计算机方法，合理地设计冷 铁的数量和位置，以控制其凝固过程．     

基于AnyCasting的换挡塔压铸缺陷分析及工艺改进

换挡塔原压铸工艺易出现缩松缩孔缺陷,本文对原压铸工艺进行改进,改进浇注系统,利用Anycasting模拟压铸成形工艺中金属液充型和凝固过程。分析表明,金属液能够平稳充型,铸件形状比较完整,铸件凝固过程比较合理,整体上实现了顺序充型和顺序凝固。压铸工艺改进后,铸件缩松缩孔缺陷明显改善,质量大幅提升,铸件的成品率和生产效率得到了较大的提高。     

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。     

悬浮浇注对GCr15轴承钢凝固过程的影响

通过研究悬浮浇注工艺下ＧＣｒ１５轴承钢的凝固动力学过程来探讨悬浮剂的作用机理,并在实验的基础上分别讨论悬浮浇注工艺对钢锭凝固过程的温度分布、凝固速度、结晶温度间隔以及形核率的影响。实验结果表明,悬浮浇注能有效地提高钢锭的凝固速度,改善钢锭截面的温度分布和溶质元素的分布,减小合金的结晶温度间隔,增加钢锭形核率。其结果使钢锭凝固时间缩短,化学成分分布均匀,缩松缩孔减少,结晶组织细化。     

大链轮铸钢件的铸造工艺优化

运用华铸CAE模拟技术对大链轮铸钢件的铸造工艺的凝固过程进行了模拟,分析了缩松、缩孔等缺陷形成的原因。在此基础上,通过华铸CAE模拟技术不断调整补贴、冒口、浇注系统的尺寸和结构,并进行凝固模拟,最终获得了合适的工艺。结果表明:应用CAE模拟技术可有效地预测铸造充型凝固过程中可能出现的缩孔、缩松缺陷,并能辅助优化铸造工艺,保证铸件质量,提高工艺出品率,节约大量实验成本。     

大型锻造用钢锭凝固疏松缺陷的数值模拟

利用有限元软件ProCast对大型锻造用钢锭的非稳态浇注过程和凝固过程进行了数值模拟。对两种不同的浇注工艺方案,通过温度场和固相场,分析了采用双包浇注时不同浇注温度对凝固过程和疏松形成规律的影响。结果发现：后浇包的浇注温度低,加快了钢锭上部的凝固,降低了冒口的补缩能力,导致疏松缺陷偏下,数值模拟与实验结果基本吻合。而方案2模拟的疏松缺陷向冒口处上移92mm,更有利于钢锭锻造过程中对疏松缺陷的消除。     

基于ProCAST软件优化压水堆核电站一回路弯管铸造工艺

利用ProCAST软件对压水堆核电站一回路90°弯管的充型和凝固过程进行了模拟.结果表明,浇注过程中金属液充型平稳,浇注系统设计符合顺序凝固原则.利用固相率法预测了弯管易出现缩孔缩松的位置,优化设计后获得了无缩孔缩松的弯管铸造工艺.研究表明,运用ProCAST软件有利于提高弯管铸件的工艺出品率.     

铝合金框架压铸工艺数值模拟及分析

通过应用多种软件交换和数据接口技术,设计了正交实验以完成压铸过程数值模拟.结果表明:通过设置合理浇注系统、控制压铸速度和提高模具预热温度,可以有效减少铸件缩松缩孔;各参数对铸件缩松缩孔发生概率影响程度从大到小依次为浇注系统方式、模具预热温度、压铸速度;理想工艺方案为浇注系统a、压铸速度1 m/s、模具预热温度450 ℃.     

ProCAST在汽车轮毂制造中的应用

为适应人们对汽车轮毂款式的追求,缩短汽车轮毂的研发周期迫在眉睫。应用CAD软件UG创建轮毂和模具的三维模型。借助CAE软件ProCAST自定义材料数据库,并模拟铸造过程。通过研究铝液充型和凝固过程,分析温度场变化、固相比例、Niyam判据以及缩松和缩孔等。研究表明：轮毂轮辋上下边缘以及浇铸中心处容易出现缩松和缩孔。在轮辋中心处、轮辋与轮辐交接处的模具区域采用保温措施,在与浇铸中心缩孔密集处接触的模具区域适当增加冷却强度,可实现顺序凝固,获得高质量的铸件。试验结果为汽车轮毂生产企业新产品的研发提供理论预测以及改进建议。     

球墨铸铁件收缩缺陷判据的研究

根据球墨铸铁件收缩缺陷形成 的本质,对铸件凝固过程中形成的孤立区进行了体积变化计算,并以孤立区的净体积变化量与引孤立区刚形成时的体积之比作为判别收缩制陷严重程度的依据,在呋喃树脂砂型条件下,针对不同模数、不同冒口颈尺寸的圆柱试样进行了模拟计算和浇注试验。在呋喃树脂砂型条件下,针对不同模数、不同冒口颈尺寸的圆柱试样进行了模拟计算和浇注试验。通过比较计算和试样解剖结果,确定了各模数试样恰好不产生收缩缺     

连铸坯中缩敏感系数研究

连铸坯内部中心缩松、缩孔是影响铸坯内部质量的主要缺陷之一．综合运用凝固理论、数值模拟、实验研究、数学推导等手段,提出了描述连铸坯中缩缺陷形成可能性大小的连铸坯中缩敏感系数,并以中缩敏感系数为桥梁,建立了工艺因素与中缩缺陷的关系．结果表明,二冷水是形成连铸坯中缩缺陷的主要因素;随着过热度的增加,连铸坯愈易形成中心缩孔、缩松缺陷;一冷水量对中缩敏感系数的影响较小．该判据用于连铸过程控制可得到较高质量连铸坯。     

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。     

铸钢件冒口离开热节动态顺序凝固补缩的计算机数值模拟

采用计算机三维热场数值计算法模拟了铸钢件-冒口系统的凝固补缩过程。结果表明，冒口安放处铸件的凝固时间延长80％以上，尤以热节处安放冒口凝固时间延长率最大。冒口放在热节上，冒口根部铸件发生缩松的可能性最大；冒口离开热节又不远离热节，冒口附近的温度梯度在形成缩松的固相率范围内都比较陡，铸件发生缩松的可能性很小。     

大型铸钢件凝固过程数值模拟及缩孔预计

本文用交替隐式法(即IAD法)和TRUE。BASIC语言设计了铸件凝固过程数值模拟软件。使用该软件模拟了高压内缸A-A截面的凝固进程,并预计了该截面上缩孔位置。模拟与实验结果吻合较好。     

凝固末端电磁搅拌和轻压下复合技术对大方坯高碳钢偏析和中心缩孔的影响

基于ANSYS软件建立了310mm×360mm断面大方坯连铸过程二维凝固传热数学模型,并采用窄面射钉试验及铸坯表面测温试验对模型的准确性进行了验证.通过模型研究了过热度、拉速和二冷比水量对铸坯中心固相率以及凝固坯壳分布的影响,并结合高碳耐磨球钢BU的高温拉伸试验结果,确定了最佳的拉速以及最优轻压下压下区间要求.通过工业试验对理论模型进行了验证,并分析研究了拉速对采用凝固末端电磁搅拌(F-EMS)以及凝固末端17mm大压下量的轻压下技术生产310mm×360mm断面大方坯高碳耐磨球钢BU铸坯的偏析和中心缩孔的影响.结果表明:采用凝固末端电磁搅拌和轻压下复合技术,通过调整拉速优先满足轻压下压下区间要求,可显著降低中心偏析、V型偏析及中心缩孔,但如果仅达到凝固末端电磁搅拌位置要求时,则铸坯中心质量不会得到明显改善.拉速为0.52m·min-1且轻压下压下区间铸坯中心固相率为0.30~0.75时,偏析和中心缩孔有很大程度的改善,不合理的压下量分配会引起铸坯出现内裂纹以及中心负偏析.     

小方坯结晶器锥度优化

利用商业软件Thercast建立了描述水冷结晶器内钢液凝固传热和弹塑性变形的有限元模型,对凝固过程进行三维热力耦合求解。首先在坯壳表面施加热流密度,从而得到铸坯结晶器内凝固收缩量和坯壳温度分布,并分析钢水静压力的影响,提出结晶器锥度的设计原则,以确定合适的结晶器纵断面锥度。然后在结晶器铜管冷面施加水冷换热系数,并考虑保护渣和气隙对坯壳凝固的影响,研究坯壳在结晶器内的凝固过程,从而验证所提锥度的合理性。