灰铸铁上转盘铸件砂型铸造工艺模拟优化

针对灰铸铁上转盘常因铸造工艺控制不当以及铁液补缩不足而使铸件厚大部位产生较大缩孔、缩松的问题,使用SolidWorks软件建立上转盘三维模型,基于ProCAST软件对上转盘铸造工艺进行有限元模拟分析,研究上转盘铸件在充型和凝固过程中的固相率和缺陷分布特征,结合铸件模拟缺陷结果,通过添加冒口和冷铁的方式优化灰铸铁上转盘的铸造工艺。优化后的铸造工艺模拟结果表明,上转盘缩孔、缩松缺陷得到有效控制,同时工艺出品率达到75%。

高精度机床铸件石墨形态控制研究

为了改善石墨形态获得足够多的A型石墨,提高高精度机床铸件的内在质量,在炉料配比上,取消生铁的加入,废钢比例由50%提高至70%,并添加0.2%的预处理剂;在化学成分上,碳当量由3.55%提高至3.70%以上;在铁液处理上,采用SiSrZr孕育剂,一次孕育加入量0.3%,粒度0.7~3 mm,二次孕育加入量0.1%,粒度0.2~0.7 mm。通过以上工艺改进,结合低合金化,最终使高精度车削床身铸件的石墨形态为A型,抗拉强度345 MPa,导轨硬度191~202 HBW,硬度均匀性-4/+5 HBW,残余应力较传统工艺降低了24%,且加工性能良好,满足高精度机床铸件的使用要求。

两种随流孕育剂在厚大球铁件上的应用对比

采用250 mm厚的方形铸块和D型试附铸试块模拟风电铸件厚大部位,对比分析了两种特效随流孕育剂处理后的试块金相组织和力学性能。试验结果显示:硫氧孕育剂孕育处理的试块抗拉强度和屈服强度要好于硅铝孕育剂孕育处理的试块,且硫氧孕育剂孕育处理的试块石墨数量要高于硅铝孕育剂孕育处理的试块;采用硅铝孕育剂孕育处理的D型试块低温冲击性能要好于硫氧孕育剂孕育处理的D型试块;两种孕育剂孕育处理的250 mm试块的冲击性能差异不大;两种孕育剂孕育处理的250 mm铸块几何心部的石墨数量都要高于上下表面的石墨数量。

灰铸铁机床底座铸件的铸造工艺改进

介绍了灰铸铁数控机床底座铸件的结构及技术要求,详细阐述了原铸造工艺及存在的缩孔、缩松及变形问题,通过增大球形冒口尺寸,在热节处增加冷铁进行激冷,使厚壁区域提前凝固,实现铁液的顺序凝固;通过提高废钢的加入比例,提高锰含量的控制中值,降低碳含量及硅含量的控制中值,保证珠光体的体积分数,从而保证铸件的硬度;通过增加加强拉筋,防止在凝固过程中铸件收缩变形。生产结果显示:连续生产的10件机床底座铸件顶面无缺陷,粗加工后未发现缩孔、缩松缺陷,变形量控制在2 mm以内,改进效果明显。

高端纺织机墙板铸件的生产工艺

介绍了36AC-001型墙板铸件的结构及技术要求,详细阐述了传统工艺的浇注系统设计和大孔出流浇注系统设计,结合这两种浇注系统出现的浇注速度过慢、铸件气孔和砂眼缺陷较多等问题,在大孔出流理论的基础上,将内浇道截面积再扩大1.8倍,分散多道内浇道,控制内浇道流速低于0.5 m/s,使铁液充型平稳,铁液对砂型上表面作用时间较短,有效防止了铸件上表面产生的砂眼和氧化夹渣缺陷,并通过辅以U型浇注系统和倾斜浇注,使纺织机墙板铸件得表面质量满足高端纺织机的需求。

采用3D打印技术生产灰铸铁叶轮铸件

介绍了灰铸铁小型单吸叶轮铸件的结构及技术要求,详细阐述了该铸件的生产工艺。为了减少造型工时,降低铸造成本,提高尺寸精度,尽量减少砂型、砂芯数量,运用3D打印砂型工艺,采用叠箱的浇注工艺及特殊的砂型分型方案。生产结果显示:铸件尺寸合格,外观质量良好,披缝少,叶片壁厚均匀,且均为未出现冷隔、穿皮、气孔、缩陷、浇不足等缺陷,满足客户需求。最后指出:运用3D打印砂型技术,结合独特的叠箱铸造工艺方案,可以提高铸件出品率,降低砂铁比,节省生产成本,简化造型浇注操作流程,提高生产效率。

氮化锰铁在灰铸铁缸体中的应用

试验研究了氮化锰铁对灰铸铁铸件基体组织、力学性能的影响,试验结果表明:(1)在一定范围内增加铸铁中的氮含量,片状石墨端部变圆钝,石墨片变粗、变短、变弯曲,基体中珠光体体积分数增加,灰铸铁的抗拉强度和硬度得到提高,但过量的氮含量容易导致铸件产生氮气孔缺陷,恶化铸件性能;(2)加入一定量的氮化锰铁,是生产高牌号灰铸铁铸件有效的工艺措施;(3)生产普通灰铸铁时,通过添加适量氮化锰铁,可减少Cu、Sn等合金元素的添加量,降低铸件的生产成本。

灰铸铁电机座铸件的组织及性能改善

介绍了灰铸铁电机座铸件的结构及技术要求,阐述了原生产工艺及铸件的金相组织中存在石墨长度不合格问题,探索并梳理了两种技术方案:(1)用铌铁合金对铜、锡元素进行替代展开试验,在确保铸件满足客户要求的前提下,降低铸件的生产成本;(2)采用降碳增硅的方法,强化瞬时孕育,细化铸铁的显微组织进而改善铸件的力学性能。通过多次试制,采用上述两种技术改进方案叠加的方法,既可以细化组织,使石墨长度控制在要求范围内,还可以降低生产成本。

基于模拟软件的上转盘铸件铸造工艺设计

介绍了灰铸铁上转盘铸件的结构及技术要求,根据铸件的结构特点,对其进行了工艺性分析。详细阐述了铸件的分型面、浇注系统、冒口以及冷铁的设计,并借助计算机模拟软件分析了铁液的充型过程及凝固过程,根据模拟结果选择优良的浇注方案,以确保铁液充型平稳。通过设计调整冒口及冷铁的设置位置与尺寸,建立合理的补缩系统,最大限度降低铸件的气孔和缩孔缺陷。

缸体铸件切削性能差异的原因分析

为查明相同的切削条件下,切削不同厂家的缸体铸件相同部位所用刀具寿命相差1倍左右的原因,从2种缸体铸件顶面相同部位取样进行了化学成分分析、金相组织分析以及夹杂物的形貌和组成分析,找出了引起切削性能差异的原因,并提出了相应的改进措施为:(1)降低Cr的加入量,严格控制原材料中的w(Ti)和w(V)量,避免形成硬质点而加快刀具磨损;(2)合理设计孕育处理工艺,避免产生D型、E型石墨以及过冷铁素体基体;(3)适当提高w(Mn)和w(S)量,避免由于生成MnS与TiC共生夹杂物而恶化切削性能。

基于数值模拟的灰铸铁上转盘砂型铸造工艺优化

采用三维绘图软件建立灰铸铁上转盘三维模型,结合对上转盘的结构、形状、尺寸及实际应用情况进行分析,初步设计了该灰铸铁件的铸造工艺方案,并采用ProCAST软件进行灰铸铁上转盘铸造工艺数值模拟与分析。基于凝固过程中产生的缩孔与缩松等缺陷的仿真模拟结果,通过添加冒口和优化浇注系统的方法对灰铸铁上转盘铸造工艺进行改进。优化的铸造工艺模拟结果表明,上转盘缩孔缩松缺陷得到有效控制。

灰铸铁制动鼓石墨钝化生产工艺探讨

针对商用车在反复刹车时频繁的冷热循环易造成制动鼓开裂失效的问题,提出一种利用稀土元素、氮元素及钝化处理工艺钝化片状石墨端部的方法。在高碳当量成分条件下(CE≥3.9%),探讨灰铸铁制动鼓石墨钝化材质及生产工艺,提高制动鼓的常规力学性能和抗热疲劳性能,为商用车耐热及抗热疲劳制动鼓铸件的生产提供技术支持。

一种柴油发动机飞轮铸件的铸造工艺改进

介绍了柴油发动机飞轮铸件的结构,详细阐述了原铸造工艺存在的缩松和夹渣缺陷,查找原因并进行工艺改进,通过优化浇注系统,利用单内浇道浇注工艺取代原环形横浇道搭配压边冒口浇注工艺,解决压边冒口无法正常提供补缩能力的问题;采用合金化工艺,调整化学成分,解决了缩松问题;通过对飞轮上、下型重新调配,避免浇注时铁液在厚大的法兰环部位最后凝固、聚集夹渣,并用泡沫陶瓷过滤网代替纤维滤网,增强对铁液过滤能力,减少铁液中渣子进入型腔,解决了夹渣问题。

制动盘黑斑缺陷的成因分析与防止措施

介绍了实心制动盘和通风制动盘铸件的结构,铸件在加工后发现在制动面根部出现黑斑缺陷,其外观形貌和出现部位类似,仅通过宏观形貌很难区分。利用EVO18钨丝灯扫描电镜、OXFORD电制冷能谱、ZEISS金相显微镜对缺陷的微观形貌进行检验对比,发现两种缺陷存在明显差别,结合形成机理,认为两种缺陷分别为缩松和石墨粗大。最后通过增加冒口颈模数,增大冒口补缩通道,解决了实心制动盘的缩松问题;通过在安装面根部以及摩擦面与安装面之间铸出凹槽,减少局部热节,解决了石墨粗大问题。

光伏铝合金边框自动锯铸铁底板的设计与生产

介绍了太阳能光伏铝合金边框自动线切割锯底板铸件的结构,针对铸件生产后沿长度方向发生的弯曲变形问题,进行了大量分析,通过将铸钢材料改为HT200材料,铸件壁厚由原来的60 mm减少到42 mm,将两端大小支撑板分别增设三角形斜拉筋板,并且在中间部位增设纵、横向长方形贯穿通孔。既减轻铸件质量,又从根本上解决了变形问题,成功生产出符合技术要求的铸件,满足了用户的需求。

双碳背景下中频电炉熔炼铸铁的减碳实践

验证分析了中频电炉熔炼铸铁用炉料的种类及尺寸规格选择,炉衬材料及筑炉、烘炉工艺对耗电的影响。最后指出:(1)采用多规格尺寸炉料搭配,可实现炉料的最优堆积密度,缩短加料操作时间,减少炉料对炉衬的机械冲击,提高熔化效率;(2)采用洁净回炉料,可降低熔渣量,延长炉衬寿命,降低劳动强度;(3)合理的选择炉衬材料,实现最紧实堆积,与炉衬材料匹配的烘炉工艺,获得合理的炉衬烧结结构,提高炉衬寿命;(4)合理选择优质添加剂,可有效降低铸件不良品率1%以上,且铸件质量更稳定。综合采取上述措施,可达到每吨铁液降低能耗5.7%的效果,实现节能减碳。

机床立柱3D打印铸造工艺优化及工艺研究

介绍了数控机床立柱铸件的结构及技术要求,详细阐述了原铸造工艺方案存在的设计问题,利用数值模拟技术辅助分析铁液充型的温度场及粒子流情况,认为原工艺方案存在铁液流动紊乱、易造成渣气孔问题。通过将浇注系统由原来的侧充形式改为底返形式和修改浇注系统比例,并在铸件顶部设计2个鸭嘴冒口,既保证了铁液平稳充型和足够的铁液补缩量,又有利于浇注系统集渣排气。经生产验证,改进后的工艺方案能够有效解决浇注过程中的渣气孔问题。

大型加工中心超长床身灰铁件的铸造工艺设计

介绍了大型超长床身铸件的结构及技术要求,从模具材料选取、分型面选择、浇注系统设计及造型工艺等方面阐述了该铸件的生产工艺,经实际生产验证,铸件未发现错箱现象,床身变形量控制到5 mm以内,铸件也没有出现裂纹、气孔及夹砂等问题,铸件硬度符合技术要求。最后指出:对于大型超长床身铸件,选择先封闭后开放式浇注系统,在不用过滤网的情况下,也能达到浇注系统挡渣和减小内浇道流速的作用;模型分两段制作有利于大型超长床身挠度的控制。

大型卧加床身3D打印的工艺研究

介绍了大型卧加机床铸件的结构及技术要求,针对采用传统木模手工造型工艺存在的问题进行工艺改进,通过采用木模底板+3D打印砂芯的工艺,解决了铸件的夹砂及尺寸稳定性差等问题。最后指出:(1)采用3D打印方式生产砂芯,可以优化砂芯数量,解决手工砂芯分型带来的不易固定问题,有效避免下芯过程的夹砂问题,从而保证铸件质量问题;(2)采用4 m打印机“横向切片”工艺,可以进一步优化砂芯数量,提高铸件质量和生产效率,降低铸造过程的操作难度,提高清理效率,降低清理成本。

基于3D打印技术的斜床身铸造工艺研究

介绍了斜床身铸件的结构及技术要求,针对采用传统造型制芯工艺存在的地脚面呛火和气孔缺陷、导轨面及弯刀部位夹砂问题,对床身铸件进行工艺优化。通过采用开放、底返式浇注系统,内浇道由导轨面垂直引入,可使铁液充型平稳,避免卷气、造渣,从而保证铸件无夹渣及气孔等铸造缺陷。通过采用木模底板+3D打印砂芯工艺方式,选择“垂直切片”分芯方式,由砂芯带出外观及内腔,木模底板带出浇注系统和砂芯定位,提高了铸件尺寸精度,降低了合箱操作难度,提高了生产效率,还有效防止了呛火、夹砂等缺陷的产生。