铸造增压压力对汽车用AlSi9Mg铝合金组织和力学性能的影响

通过改变低压铸造过程中不同增压压力来研究其对AlSi9Mg合金显微组织与力学性能的影响。结果表明,在高增压压力制备的AlSi9Mg合金样品具有更加致密的显微组织及更接近球形的共晶Si颗粒。同时,由于具有更好的填充能力,高增压压力下合金的气孔缺陷大大减少,合金具有更优异的力学性能。在90、150、210 kPa3种不同级别的增压压力下,晶粒尺寸呈逐渐减小的趋势,对应的合金晶粒尺寸和二次枝晶臂间距分别为246、197、149μm,44.9、37.3、31.1μm;3种增压压力对应的密度和孔隙率分别为2.656、2.659、2.674 g/cm^(3),0.96%、0.79%、0.38%;AlSi9Mg合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别为238.76、174.68 MPa和3.14%;252.43、177.47 MPa和4.61%;256.10、178.81 MPa和6.85%,分别提高了7.26%、2.36%、118.15%。

压铸模3D打印材料分析与应用

新能源汽车的发展萌生了一体化压铸技术,为压铸模发展带来生机,压铸模是一个热交换器,模具热平衡是眼下最关心的问题。本文以3D打印在压铸模异形水路制作为基础,围绕打印材料应用,介绍了压铸模基本概况与模具成型加工时热平衡的重要性,提出了3D打印模具异形水路是解决模具热平衡的重要手段之一,分析了压铸模3D打印材料分析与使用情况,对目前常用几种打印材料作出了逐一阐述,列举应用案例,3D打印在压铸模异形水路能为模具热平衡管理提供坚强支持。

耐酸蚀高抗磨超高铬杂质泵叶轮消失模工艺开发

从FeCr40超高铬材料的研发制备和杂质泵叶轮消失模工艺的开发两个方面进行了系统研究。首先,通过对材料性能、组织结构和化学成分的分析,优化了材料配方,显著提升了其耐酸蚀性和抗磨损性。其次,结合大口出流和均衡凝固两种理论,设计了合理的浇注系统和冒口方案,并通过工艺虚拟仿真技术验证了设计的有效性。最终,成功制备出寿命超过国外同类产品的高品质叶轮,推动了新材料在湿法冶金领域的应用。该研究不仅提高了国内杂质泵的制造水平,还打破了国外长期的技术垄断。

基于真空压铸技术的机壳压铸模设计

通过对机壳压铸件的结构工艺分析,介绍了真空压铸技术下模具的浇注系统、成型零件、侧向分型与抽芯机构、推出机构、溢流与排气系统、温度控制系统等机构的设计要点,相比普通压铸的模具,能有效减低压铸原材料的损耗,提升压铸件质量,为类似模具的设计提供一定的参考借鉴。

汽车车灯支架压铸工艺CAE分析及模具设计

分析了汽车车灯支架的结构特点,进行了压铸工艺设计,并应用ProCAST软件对该铝合金压铸件的充型过程、压铸模具热平衡和温度场进行了数值模拟分析,预测缺陷产生的位置及原因,根据预测结果对模具结构进行了优化。实际生产表明,采用优化后的模具设计方案提升了铸件质量。

6082铝合金汽车法兰挤压铸造数值模拟及试验验证

对挤压铸造6082铝合金汽车法兰件进行了不同挤压铸造工艺参数的数值模拟,并预测了缩松缩孔缺陷产生的位置。结果表明:各参数下的汽车法兰件充型完整,保压过程中由于三个凸台对应的部位壁厚大,该处最后凝固;保压结束后,模具承压部位温度明显高于其他部位,温度分布表现出不均匀性,在实际压铸过程中应当注意防护以免模具损伤。缩孔缩松位置主要出现在三个凸台对应的厚壁位置,与温度场结果一致。成形试验获得了优良的铸件,表明数值模拟结果准确、可靠。

基于增材制造叶轮的熔模铸造工艺研究

使用FDM 3D打印增材技术和数值模拟软件对叶轮熔模铸造过程进行了研究。设计了底注式、顶注式和侧注式浇注系统,利用AnyCasting软件对各个浇注方案进行数值模拟分析,得到最佳浇注方案。采用增材制造技术和熔模铸造工艺制备出了合格铸件。结果表明,AnyCasting软件可以准确预测熔模铸造的缺陷,熔模铸造工艺可以很好地结合增材制造技术,并且能获得优良铸件。该研究解决了由于叶轮模具制造工艺繁琐所带来的铸造缺陷问题。

金属空心球复合材料重力铸造工艺研究

基于对金属空心球复合材料的结构分析,采用金属型重力铸造法制备金属空心球复合材料。介绍了金属空心球复合材料金属型重力铸造工艺流程,并设计了一种成本低廉、简易成型、且能多次使用的金属型模具,且对金属空心球复合材料进行了实验试制及材料验证。结果表明,采用金属型重力铸造法能够制备出孔壁结构完整且孔洞随机分布的金属空心球复合材料,能实现空心球单一设计与梯度设计;金属空心球复合材料基体与空心球壁组织较为致密,且形成了厚度为25~30μm的界面层;金属空心球复合材料的应力-应变曲线具有明显的弹性阶段、塑性平台阶段和致密化阶段,且采用空心球梯度设计的金属空心球复合材料相较于空心球单一设计的金属空心球复合材料,其基本力学性能有明显的提升。最后,与传统的闭孔泡沫铝材料进行了对比分析,金属空心球复合材料整体稳定性更高,吸能效果更强。

选择性激光熔化成形(SLM)增材制造重熔次数对316L构件表面粗糙度及磨损性能的影响

重熔次数对选择性激光熔化增材制造构件表面粗糙度及耐磨性能有重要影响,研究其影响机理及确定经济重熔次数对发展选择性激光熔化增材制造技术具有重要意义。采用选择性激光熔化增材制造设备制备316L样件,在样件制备过程中分组进行0、1、2、3次激光重熔,对不同激光重熔次数下的样件表面利用三维轮廓扫描仪、扫描电子显微镜等进行表征,利用高速往复摩擦磨损试验机对样件进行摩擦磨损试验,利用电子分析天平测定磨损前后的质量,对表征及磨损性能进行分析。结果表明:SLM增材制造样件表面粗糙度随重熔次数的增加而逐渐减小,重熔后的平均表面粗糙度Sa、Sq、Sv、Sz值分别从0次重熔(正常打印)的8.437、11.88、82.68、252.2μm降低到三次重熔的6.18、7.735、37.597、104.36μm,分别降低26.75%、34.89%、54.53%、58.62%;随重熔次数的增加,平均摩擦因数逐渐增大,质量磨损量逐步减小;2、3次重熔样件在磨损试验的后半段瞬时最大摩擦因数出现了大于1的情况,这是由于在明显滑动之前出现“接点增长”,接点面积不断增大,致使摩擦力超过正压力。表面粗糙度及摩损性能出现上述变化的原因是,每次重熔会使表面吸附的粉末颗粒及熔接痕进一步融化融陷,直至消失,相邻熔道搭接处的“峰谷”现象得到抑制,孔隙和球化等缺陷逐渐被修复,表面变得更加平整。研究发现不同重熔次数对表面粗糙度和磨损改变的程度不同;定义了经济重熔次数概念,1、2、3次重熔次数对表面粗糙度和摩擦磨损性能综合改变率分别为ζ_(1)=26.61%、ζ_(2)=43.60%、ζ_(3)=23.68%,确定了经济重熔次数为2;根据研究成果,给出经济重熔次数在矿山机械上的应用实例。提出经济重熔次数概念,并给出经济重熔次数的应用实例,可为提高增材制造构件表面质量和耐磨性能提供新思路。

立式离心铸造钛合金薄壁复杂铸件宏观偏析研究

立式离心铸造过程中,由于离心压力在铸件不同半径处有梯度性,会形成严重的宏观偏析。以立式离心铸造TC4钛合金薄壁复杂铸件为研究对象,阐明铸型转速、离心半径及壁厚对铸件宏观偏析的影响规律。结果表明,提高铸型转速会加重钛合金铸件的宏观偏析。当离心半径较小时,钛合金铸件中钒和铝的含量较高;当离心半径较大时,钒和铝的含量较低,形成负偏析。钛元素含量的分布正好与此相反,形成正偏析。离心半径为71 mm时,铸件薄壁部位钛、铝、钒含量为88.1%、8.1%和4.1%;离心半径增加到143 mm时,钛、铝、钒含量为89.9%、7.7%和3.6%(质量分数)。在铸件厚壁部位,其冷却速度比薄壁部位大,合金元素的升高或降低趋势更明显,偏析更严重。整体而言,该薄壁复杂钛合金铸件的偏析不严重。

3D打印速度对铸造蜡成型翘曲变形的影响

通过快速模具制造可打印熔模铸造用的蜡模,缩短生产周期,提高生产效率。但在实际成型过程中,由于制件不同位置的温度分布不均,会造成内应力差异,导致制件翘曲变形,进而对制件的成型质量产生较大的影响;而且,受3D打印速度和沉积层数等成型参数的制约,较难在降低制件翘曲变形程度的同时提高成型效率。有鉴于此,文中通过建立成型制件翘曲变形的数学模型,并结合实验设计与数学计算等方法,探究打印速度对铸造蜡直写成型翘曲变形程度与打印效率的影响机制。实验结果显示:在一定打印速度下,试样翘曲值随沉积层数的增加而减小,且随着打印速度的不断增加翘曲值逐渐变大;成型打印速度越高,不同试样的打印耗时越接近于某一稳定值,表明打印速度对成型效率的影响随打印速度的增加而降低。文中还通过对成型翘曲变形和打印效率分别赋予权重系数,建立了表面轮廓最佳打印速度连续函数模型,并验证了模型的有效性。研究结果表明,基于铸造蜡成型翘曲变形建立的最佳打印速度连续函数模型可在降低翘曲变形的同时提高打印效率。

材料、工艺、组织和性能一体化塑性成形实验设计

塑性成形是材料成型与控制工程专业方向的一个重要分支,着重培养学生运用专业知识分析和解决塑性加工过程中复杂工程问题的能力。金属材料成形生产中涉及材质、工艺、组织和性能等多个要素。以板材轧制成形为教学内容,设计了一个将材料、组织、工艺和性能4个方面有机结合的塑性成形工艺实验课程。在实验教学方法方面,采用问题导向和交流讨论方式,培养学生的实践能力和创新能力。

不锈钢支架熔模铸造工艺优化

通过ProCAST软件对除草机不锈钢支架进行熔模铸造的数值模拟,预测铸件缩孔缺陷分布情况,并对其浇注系统进行改善。利用正交试验对铸件的工艺参数进行研究,通过分析获得工艺参数的最佳方案。对该结果进行数值仿真以及实际铸造,发现铸件缺陷明显减少,这为不锈钢支架的生产提供了参考。

电子束熔丝沉积镍基高温合金组织演变及力学性能研究

电子束熔丝沉积技术因其材料利用率高、高能量密度和高真空环境等在航空航天等领域得到广泛应用。以GH4169镍基高温合金为研究对象,开展电子束熔丝沉积实验,利用SEM、TEM和XRD等表征手段对显微组织进行分析。同时,在室温下对沉积态试样进行力学性能测试,以研究沉积过程中微观组织演变及其对力学性能的影响。研究发现,沉积过程中元素偏析导致Laves相沿枝晶间析出,热循环引起的热累积导致γ″相在Laves相周围析出。在加载阶段,硬脆的Laves相破碎形成裂纹源,断裂模式为微孔聚集型断裂。

铰链支架压铸工艺设计和优化

根据铰链支架结构进行压铸工艺设计,针对其结构特点设计了两种压铸工艺,利用Anycasting分析软件对两种工艺进行数值模拟,对比分析两种工艺方案铸件缺陷产生的位置及原因,结合实际生产条件,选择了一种较优的压铸工艺进行优化,优化内浇道和溢流槽的数量和位置,改空冷和水冷。经模拟分析及试模证实优化措施有效,满足生产质量要求。

挤压态GNS/7075复合材料组织及性能研究

采用光学显微镜和扫描电子显微镜分析了热挤压前后GNS(石墨烯纳米片)/7075铝基复合材料的微观组织的演变,并测试了复合材料的拉伸性能、显微硬度及摩擦磨损性能。研究结果表明:在铝基体中添加GNS可以有效地细化铝基体的晶粒组织,并且对铸态复合材料进行热挤压处理可以有效地消除晶界处元素偏析及GNS偏聚,有利于复合材料微观形貌的改善。挤压态0.9%GNS/7075复合材料的抗拉强度、伸长率及显微硬度分别为379.1 MPa、13.5%和HV174.1,比铸态复合材料分别提高了33.62%、181%和44%。挤压态复合材料的磨损量仅为0.012 g,与7075基体的磨损量(0.025 g)相比减少了0.013 g。7075基体的磨面上存在大区域的犁沟状凹陷和层片状剥落,凹坑数量较多,而挤压态复合材料的磨面上出现了大小不一的犁沟成排分布,犁沟的深度和宽度明显变小,并且零星散落着面积小且深度浅的粘着坑。

Fe含量对亚共晶Al-Ni合金微观组织、热导率和力学性能的影响

研究了不同Fe含量对亚共晶Al-4Ni合金微观组织、热导率以及力学性能的影响。结果表明,当不存在Fe时,合金中的微观组织主要是初生α-Al和(α-Al+Al_(3)Ni)共晶组织。随着Fe元素增加至0.5%,初生相仍为α-Al,共晶组织变为(α-Al+Al_(3)Ni)二元共晶和(α-Al+Al_(3)Ni+Al_(9)NiFe)三元共晶。当Fe含量超过0.75%,初生相为Al_(9)NiFe,同时形成halo铝枝晶,共晶组织变为(α-Al+Al_(9)NiFe)二元共晶和(α-Al+Al_(3)Ni+Al_(9)NiFe)三元共晶。随着Fe元素的加入,Al-4Ni-x Fe合金的热导率呈下降趋势,这主要与合金α-Al基体中Fe原子的固溶量和Al_(9)NiFe相的含量和形貌相关。在力学性能方面,随着Fe的增加,Al-4Ni-x Fe的屈服强度不断增加,伸长率先缓慢下降再急剧下降,这主要是由于合金中形成了Al_(9)NiFe初生相,加速了裂纹的扩展。综合考虑,Al-4Ni-0.5Fe合金的热导率和力学性能取得了较好的权衡,具有最佳的综合性能。

激光增材制造中裂纹萌生机理及抑制方法研究

激光增材制造是一种通过激光熔化或烧结材料逐层构建物体的先进制造技术。尽管它具有显著的优点,如复杂几何形状构件的制造能力和材料利用率高,但裂纹问题依然是影响其性能和工程应用的重要因素。本文综述了激光增材制造中裂纹的类型、萌生机制及裂纹抑制方法,从工艺参数优化、光束整形以及材料改性等方面对激光增材制造无裂纹产品的发展趋势进行了分析和探究,指出激光增材制造在精密医用植入物制造方面的应用可能为该领域重要的发展方向之一。

双金属复合铸造界面结合技术与机理研究

目前常用的复合铸造方法难以制造出具有优质冶金结合的双金属铸件。采用康明斯技术研究钢棒和铝铸件结合,系统研究了工艺参数和超声辅助技术对钢铝双金属冶金结合质量的作用规律。试验结果表明,工艺参数对冶金结合的质量有着显著的影响。使用高强超声波辅助复合铸造技术时,即使使用钢棒和未经除气处理的铝合金液,仍能制备出具有高质量冶金结合的双金属复合铸件。结合数值模拟技术,探索了复合铸造过程中双金属界面气隔形成的原因和冶金结合形成条件,提出了获得优质冶金界面结合的物理、热力学和动力学条件。

铸件质量溯源和寻因方法研究

航天钛合金铸件缺陷对铸件性能影响大,生产铸件废品率高,而铸件因在铸造过程中参数波动等原因产生一些内部或外部缺陷,为了精准快速寻找各个关键工艺参数对铸件质量的影响规律,降低铸件产品缺陷。本文使用华铸ERP提取各个生产工艺参数,使用主成分分析降低参数维度,通过BP神经网络预测与分析模型、随机森林算法和XGBoost算法进行对比,结果显示随机森林的预测准确率和召回率最高。根据预测模型阐述了铸造缺陷与工艺参数之间的关联,找到铸件缺陷产生源头,指导优化生产流程,有效减少缺陷率。研究表明,结合大数据分析的预测模型可以实时监控生产过程,实现航天铸件缺陷的质量管理,为促进航天智能化制造企业的升级提供参考。