高压蒸汽室铸钢件砂型铸造工艺模拟研究

基于高压蒸汽室铸钢件的结构特点和铸造工艺要求,设计了该铸钢件的砂型铸造初步方案,并采用ProCAST软件进行了充型和凝固收缩数值模拟研究。结果表明:充型过程平稳,未出现浇不足现象,但在蒸汽室底座厚大部位、蒸汽室顶部凸台处出现了大体积缩孔,同时铸件中产生了分散的缩松缺陷。结合模拟结果,对缺陷部位增加了冒口和冷铁,改进后的模拟结果良好,没有缩孔缺陷。

SMOTE数据预处理算法在砂型铸造复杂铸件缺陷预测中的应用

针对实际生产过程采集的复杂转向桥铸件工艺数据中冷隔、气孔、砂眼、缩孔等缺陷类别的数据量严重不平衡、复杂铸件缺陷预测模型准确率不高的问题,结合砂型铸造实际工况,引入了SMOTE(Synthetic Minority Oversampling Technique)数据预处理算法,探究其在砂型铸造复杂铸件缺陷预测中的应用。根据采集到的复杂铸件不平衡数据集的特点,基于SMOTE数据预处理算法,科学扩充了不平衡数据集,创建了可用于训练复杂铸件缺陷预测模型的平衡数据集,数据预处理前后的模型预测准确率从86.50%提高至97.91%。

砂型铸造Mg-9Gd-3Y-0.5Zr合金的线收缩

研究铸件几何特征对砂型铸造Mg-9Gd-3Y-0.5Zr(VW93)合金线收缩的影响。利用3D扫描仪精确提取自由收缩和受阻收缩砂铸件的尺寸,并用于计算收缩系数。引入砂芯体积与铸件包络体积之比(γ)量化砂芯对铸件收缩的约束程度。通过分析自由收缩系数的统计分布和受阻收缩系数随γ的变化规律发现,VW93合金的自由收缩系数为1.96%,受阻收缩系数随γ的增大而线性减小,此关系为根据铸件几何结构预测VW93合金收缩率提供支持。

多源异构数据驱动的砂型铸造复杂铸件质量预测

砂型铸造复杂铸件会出现冷隔、气孔、砂眼、缩孔等缺陷,需要对铸件质量进行预测。其中,影响铸件质量的因素包括工艺参数和产品结构,而铸件三维结构复杂,存在表征困难、形貌与铸件成形质量间关系无法确定的问题。针对上述目标和问题,课题组开展了多源异构数据驱动的砂型铸造复杂铸件质量预测研究。首先,采集了混砂造型、熔炼浇注等过程的结构化工艺参数数据和产品三维结构;其次,构建了深度卷积自编码器,实现了对复杂铸件三维结构的特征提取,获得了特征数据;最后,构建了工艺、三维异构数据驱动的砂型铸造复杂铸件质量预测模型,对铸件缺陷进行了准确预测。

一种砂型铸造质量数据挖掘模型及其应用

由于生产工艺复杂、制造流程长、生产量大等特点,砂型铸造产品存在质量波动大、质量溯源难等问题。近年来,虽然随着ERP、MES等信息管理系统的引入,铸造企业能够收集到的数据更多,但现有的这些信息并没有转化为知识,或只有少量数据被利用。由此,提出了一种基于华铸ERP系统的数据挖掘方法,在信息化管理的基础上,对收集的所有数据进行深度挖掘分析,挖掘结果由数据表、散点图、饼状图等方式展现。同时,还根据数据的关联关系,通过神经网络实现了对不同工艺参数产品的质量预测,以提升企业产品质量管控能力,提高企业效益。

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。

基于华铸CAE的静叶持环砂型铸造工艺参数与缺陷关系的研究

静叶持环砂型铸件中的缩孔、缩松、卷气、变形等缺陷对铸件性能影响很大,采用传统方法对其进行工艺优化难度较高。采用数值模拟和正交试验方法,研究了不同工艺参数对于合金充型凝固后缩孔缩松等缺陷的影响。结果表明,选取合适的浇注温度,适当缩短充型时间,适当提高铸型初始温度,可以有效降低铸件中的缩孔缩松率,选取较高的浇注温度可以降低铸件的变形量。充型时间15 s,浇注温度1590℃,铸型初始温度30℃时,该静叶持环砂型铸件质量最好。分析结果可为静叶持环砂型铸造的设计和制造提供理论和技术支持。

基于碳排放的砂型铸造能源、设备和成本的研究

【目的】为促进铸造行业的可持续发展,研究砂型铸造中使用不同能源和设备对碳排放和成本的影响。【方法】首先根据砂型铸造的生产过程特点建立碳排放模型和成本模型;然后分别在不同熔炼量和产品条件下对感应电炉、燃焦冲天炉、天然气冲天炉和天然气回转炉的碳排放量和生产成本进行计算;最后对4种熔炼炉的碳排放量和生产成本进行总结分析。【结果】在不同熔炼量和产品条件下,与传统感应电炉相比,使用天然气冲天炉可以使铸造熔炼阶段的碳排放量和成本分别降低73.29%和59.26%。【结论】本研究结果可为铸造行业的进一步转型升级和可持续发展提供理论参考。

不同添加剂配比对镁合金砂型铸造用树脂砂性能的影响研究

针对镁合金砂型铸造中使用的树脂砂,探讨了混砂时加入树脂、固化剂、阻燃剂、硅烷等添加剂的配方及作用。通过测定树脂砂的可使用时间、起模时间、抗压强度等参数,分析了不同添加剂配比对树脂砂性能的影响。研究结果表明,在确保树脂砂强度的基础上,尽量减少树脂和固化剂的配比量,可减少铸件气孔缺陷,改善高温性能,提高铸件质量,降低生产成本。该研究结果可为镁合金铸件的高质量生产提供技术支持。

基于CAE的缸盖砂型铸造浇注温度和铸型温度对缩孔的影响研究

针对汽车发动机缸盖铸件在砂型铸造过程中存在的缩孔缺陷,利用CAE模拟软件研究关键工艺参数——浇注温度和铸型温度对缩孔缺陷的影响。缩孔缺陷主要出现在缸盖的厚壁处,在浇注温度为1370℃、铸型温度为20℃以及浇注温度为1360℃、铸型温度为30℃时,缩孔数量最少,为22个。通过相关性分析,发现相较于铸型温度,浇注温度对缩孔数量的影响更明显。

球墨铸铁拖拉机整体车架砂型铸造工艺模拟及优化

针对拖拉机球墨铸铁整体车架在砂型铸造中容易出现的缩松、缩孔缺陷,利用CAE模拟软件对铸件的充型、凝固过程进行仿真分析,预测可能出现的缺陷。在缺陷预测结果的基础之上采取冷铁、发热冒口等措施优化铸造工艺,再对优化后的工艺进行铸造过程模拟仿真,对比工艺优化前后的结果,发现缩孔、缩松缺陷数量显著减少。

蜗壳的3D打印砂型铸造成形模拟及工艺研究

蜗壳铸件复杂,使用传统砂铸方法难以成形,蜗壳顶部存在补缩不足的铸造缺陷。为此提出3D打印的组芯方案。利用Solidworks软件对蜗壳进行三维数字化建模,结合ProCAST模拟分析,对蜗壳铸件工艺方案进行优化,然后利用3D打印设备打印出砂芯,经X射线探伤验证,得到无缺陷的铸件。分析认为,原六角星底注式浇注的设计方案存在冒口较小,保温效果差的缺陷,导致顶部区域补缩不足,最终蜗壳铸件顶部具有明显缺陷。优化方式为改为顶注式浇注,浇口杯和冒口一体设计,使得顶部区域保温效果好,补缩足够,同时减轻了砂芯重量,加强了铸件尺寸精度和强度。通过结合3D打印和传统砂型铸造成型技术,有效简化了铸造操作过程,降低了生产难度,提高了成品精度和强度,符合企业砂铸的经济效益。研究成果有助于推动涡轮增压器蜗壳铸件工艺的研究。

浅谈砂型铸造模具设计要点

为提高砂型铸造模具设计开发质量,首先要确认和读懂图纸与技术要求,在对铸件细节设计、浇注系统以及冒口和冷铁等铸造工艺性分析与模拟基础上,就模具的分型面、起模斜度、砂芯制作及可操作等关键要素梳理出设计要点,总结出模具使用常见问题及预防措施,为铸造模具设计和制造提供参考。

重力砂型铸造条件下锑对亚共晶Al-Si合金晶粒和共晶Si的影响

利用凝固过程温度-时间曲线、偏光显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射技术、透射电子显微镜和能谱仪研究了重力砂型铸造条件下锑(Sb)对亚共晶Al-Si合金晶粒和共晶Si的影响。结果表明,Al-7Si合金添加Sb后,初生α-Al晶粒和共晶Si的形核温度均降低,初生α-Al晶粒形核更困难,平均粒径由319μm增至353μm。Sb变质共晶Si的机理是使共晶Si形核温度降低,Si在α-Al中的固溶度减小,化学势增大,Si原子从α-Al中排出的速度增大,共晶Si生长速度加快,最终共晶Si变短变窄。Sb并非通过作用在共晶Si的形核核心和孪晶上发挥变质作用。

砂型铸造涂料透气性检测技术研究

用两种透气性检测方法,系统对比了四种砂型铸造水基涂料的透气性能,分析了涂层厚度对透气性的影响,以及不同涂料品种的透气性差异,并结合生产实际探讨了涂料透气性的作用,为加强铸造涂料透气性认识提供借鉴和参考。

砂型铸造生产系统碳排放量化方法及应用

为降低铸造业的CO2排放量,分析了砂型铸造生产系统碳排放源,结合砂型铸造工艺特点,建立了砂型铸造系统碳排放评估边界;分析了砂型铸造生产系统能耗特性,建立了能源碳、工艺碳、物料碳的碳排放评估函数,用于识别和量化评估砂型铸造生产系统碳排放;结合某汽车发动机齿轮室盖铸件生产过程进行验证和估算,指出砂型铸造生产过程中焦炭的使用是碳排放的主要影响因素,原料生产系统是主要的碳排放源。

砂型铸造ZL205A合金组织与力学性能的研究

研究了砂型铸造ZL2 0 5A合金在铸态和热处理 (T6)态下合金的显微组织和力学性能。结果表明 :铸态ZL2 0 5A合金基体相为α(Al)固溶体 ,枝晶间和晶界上有α(Al)、θ(Al2 Cu)相和Cd相的共晶组织。晶界处存在θ和T(Al12 CuMn2 )相的混合组织。另外 ,还有少量的灰色块状ZrAl3 相、条状Al3 Ti相分布在α固溶体上。合金中添加的少量Ti、V、Zr和B等元素 ,可有效地细化晶粒。T6固溶处理时 ,θ相和Cd相溶入α固溶体中 ,二次T相呈弥散小质点析出 ,组织中还存在片状Al3 Ti的偏析物和未完全溶解残留在晶界上的Al2 Cu相。合金 (T6)抗拉强度随温度的升高呈下降的趋势 ,合金在不同温度下均为延展性断裂 。

基于工序碳源的砂型铸造过程碳排放建模方法

为了获得砂型铸造工艺过程各个工序的碳排放情况,有针对性地开展节能减排措施,分析了砂型铸造生产过程的特点,提出了基于工序碳源的铸造工艺过程碳排放建模方法。通过分析铸造生产中的各个环节,用工序特征要素描述砂型铸造工序基本状态。建立了五类基础工序碳源,利用基础工序碳源表示并计算各个工序的碳排放量。结合某农用车箱体铸件生产过程进行验证,估算了该铸件的工序碳排放量.

Sr及RE变质对砂型铸造ZL114A合金组织及力学性能的影响

采用20和40 mm厚的ZL114A两种试样,对比研究了稀土变质和锶变质对砂型铸造ZL114A合金试样力学性能和组织的影响。结果表明:不变质、稀土变质和锶变质等三种方案的试样抗拉强度差异较小(在5%以内),而伸长率差异较大。锶变质后的试样(T6状态)伸长率最高,比其它两种方案高出28%以上。通过对比三种方案伸长率最小的试样组织发现,锶变质试样的共晶硅组织细化最明显,且试样聚集性的孔洞类缺陷又较少,这对试样的伸长率提升有很大作用。稀土变质后的试样组织中会形成一些树枝状或片层状化合物Al REMg Si相,且聚集性的孔洞类缺陷较多,这类组织反而降低了试样的伸长率。

基于AnyCasting排气歧管砂型铸造数值模拟及试验研究

用砂型铸造生产的排气歧管汇聚多个支管,内外表面有极复杂的曲面,这对生产工艺提出很高要求,若工艺不当,会在浇注过程中产生缩松、缩孔、卷气、冷隔、夹渣等缺陷。运用AnyCasting铸造模拟软件对试制产品进行流场和温度场分析,基于分析结果预测铸件中存在的缺陷种类、位置和大小。理论分析与试验结果基本吻合,通过分析缺陷情况实施相应工艺优化,将缺陷影响降至最小程度,从而得到满意铸件。