大中型球墨铸铁件冒口发热保温覆盖剂的补缩效率试验研究

简述了大中型球墨铸铁冒口覆盖剂的性能要求,提出了新的冒口补缩效率表征和测试方法,通过实际生产试用对新型大中型球墨铸铁件冒口发热保温覆盖剂和国内外2家著名公司同类产品进行了系统的对比研究。结果表明:大中型球墨铸铁件冒口新型发热保温冒口覆盖剂的发热反应起燃温度、起燃时间、发热速度、发热量和生产成本等得到综合平衡,具有低成本和环境友好的特点;新型覆盖剂中氟盐含量低,冒口根部未见石墨球粗大或球化不良缺陷,对球铁铸件表层的石墨球形态影响很小;新型覆盖剂可使大中型球墨铸铁件的冒口相对补缩效率高达50%,优于对比测试的国内外2家著名公司的同类产品,能较好地满足高端装备大中型球墨铸铁件生产要求;新建立的“冒口相对补缩效率”新指标反映了冒口缩沉总体积和形状(即冒口安全高度)的综合影响,比传统的“冒口补缩效率”更能准确地表征冒口的实际补缩能力和效果。

铸造砂芯表面浸涂涂料搅拌及配比的控制方法研究

铸造用3D打印机采用增材技术,利用树脂与砂子的粘合,逐层打印,逐层粘合,最终生产出想要的铸造砂芯产品。铸造砂芯在成型后要进行表面浸涂,使用涂料的波美度要适中,太稠或太稀都达不到保护铸件的效果。表面浸涂用涂料通常采用手动配比,凭借操作人员的经验值加水或加原浆改变涂料的波美度,再辅助用波美度计进行检验。由于浸涂次数不同,涂料的波美度变化程度也不同,同时需要人工随时去检验和调整,使用很不方便。介绍了铸造砂芯使用涂料配置方法及过程应用,通过AS-I总线采用Profinet网络组建控制系统,实现全自动涂料配置及全自动多种循环,使波美度长期处于合适、稳定范围,全过程无人工参与,可减少涂料沉降、提高铸造砂芯的合格率。

浸渗处理及真空度对喷射粘结成形氧化钙基陶瓷型芯性能影响

采用喷射粘结成形技术,以重质碳酸钙作为原料,浸渗纳米ZrO2分散液后烧结得到了氧化钙基陶瓷型芯,研究了浸渗处理以及浸渗真空度对陶瓷型芯性能的影响。研究发现,浸渗处理后的陶瓷型芯内部生成了大量CaZrO3,使内部孔隙减少,微观组织更加致密,弯曲强度最大增加幅度为277.87%。浸渗处理时增大真空度可以进一步改善陶瓷型芯的性能,当真空度从0增加至0.05 MPa时,弯曲强度由7.15 MPa提升到8.88 MPa,但当真空度进一步增加至0.08 MPa时,弯曲强度却降至6.85 MPa,陶瓷型芯性能降低。不同处理工艺烧结后得到的陶瓷型芯浸泡在热水中5 min后即开始溃散,表现出良好的可溶性。

新型硅酸盐自硬粘结剂砂性能的研究

以有机酯为固化剂的普通水玻璃自硬砂具有生产环境好、产生的有害气体少的优势,目前广泛应用于铸钢件的生产。但以硅砂为原砂的水玻璃自硬砂用于生产结构复杂、质量要求高的铸铁件,与树脂砂工艺相比,还存在硬化速度慢,型芯砂强度较低,使用性能对环境湿度敏感等问题。为此,本文以一种新型硅酸盐粘结剂为对象,选用球形陶瓷砂,在固化剂自硬工艺基础上,添加促硬剂和多种粉末改性剂,重点研究了常温强度和高温残留强度的变化规律。正交试验获得的复合粉末改性剂优化配方为:陶瓷砂∶促硬剂∶氧化锆∶氮化硅=1000∶4∶2∶1,粘结剂加入量2.2%,固化剂占粘结剂质量的20%,试样1h强度为0.98MPa,24h强度1.59MPa,800℃残留强度0.62MPa,其常温强度已达到自硬树脂砂的性能指标。

液态金属脱合金反应及其应用的研究进展

液态金属脱合金反应(Liquid Metal Dealloying,LMD)是一种基于熔融金属液中合金各组分与金属液反应性不同(混合焓正负关系)而产生的一种选择性溶解反应,是一种新型的多孔材料及复合材料的制备手段。本文首先从液态金属脱合金反应的概念和原理入手,详细介绍了此反应应用于纳米多孔材料与金属基复合材料的制备案例。在多孔材料制备方面,液态金属脱合金反应不仅可满足贱金属类纳米多孔材料的高效生产需求,还可通过脱合金反应条件调控孔隙结构。在复合材料制备方面,脱合金反应可使得析出相尺寸更加细小,分布更加均匀弥散,从而提高复合材料的综合力学性能。最后,本文对液态金属脱合金反应的最新应用与机理研究进行了概述,并对此类反应的未来应用进行了展望。

基于AI图像分析的铸造原砂粒度粒形检测法

铸造原砂的粒形和粒度分布是原砂生产和使用过程中的重要衡量指标。针对筛分法存在的测量效率和测量误差问题,本文提出一种基于人工智能(Artificial Intelligence:AI)图像分析的铸造原砂粒度粒形测试方法,即采用工业相机采集原砂图像,通过AI图像处理技术对图像进行实例分割,然后对图像进行特征提取,统计出原砂的粒度分布和粒形分布。研究结果表明:基于AI技术的BlendMask实例分割模型能有效地分离粘连砂粒;采用圆形度、形状因子和方形度三个特征参数对原砂粒形进行K-means聚类,能够准确分析砂粒的粒形特征;采用等效椭圆法、面积占比等效质量占比法,可准确测得烘焙砂、烘干砂和宝珠砂三种铸造原砂的粒度分布,满足行业精度要求。

有机物对铸造粘土废旧砂再生质量的影响研究

铸造粘土废旧砂通常采用高温焙烧结合机械摩擦方法进行再生回用,为了得到高质量的再生砂,废旧砂再生过程中要求焙烧温度相对精确和稳定,但粘土废旧砂中存在的煤粉及有机树脂砂壳芯混入的有机物使焙烧温度出现巨大波动,特别是细颗粒废旧砂中的有机物,影响再生砂质量和再生效率。本文首先将粘土废旧砂进行100目筛分分级,研究100目筛上和100目筛下两种粒级废旧砂中有机物对燃烧速率的影响,然后确立废旧砂中有机物燃值贡献的计算公式,并通过实际生产测试,获得有机物燃值贡献阀值和废旧砂的再生最优投入量,为粘土废旧砂的高效率和高质量再生提供理论参考。

微合金化对40Cr25Ni20Si2耐热钢性能影响的研究

研究了Al、Ti、N、Nb等复合微合金化对ZG40Cr25Ni20Si2耐热钢组织和性能等的影响。结果表明,不同组合的复合微合金化ZG40Cr25Ni20Si2耐热钢均达到完全抗氧化级别;0.3%左右的Nb与Ti、Al等复合微合金化对耐热钢的抗高温氧化性能和高温变形抗力均有提升,继续增加Nb含量至0.7%以上,组织中出现大量Nb的碳氮化物析出,变形抗力继续增加,但抗高温氧化稳定性下降;Al、Ti复合微合金化抗高温氧化的稳定性最好,Cr_(2)O_(3)-Al_(2)O_(3)复合氧化层均匀、连续、致密且与钢基结合紧密,但高温变形抗力低于含Nb的试样。在N含量增加的情况下,适当降低Ni含量,结合微合金化,耐热钢总体性能保持稳定。

硅砂、陶粒砂和宝珠砂铸造工艺性能研究

研究了鄂尔多斯硅砂、通辽硅砂、海南海砂、陶粒砂和宝珠砂的形貌,用其做原砂的碱酚醛树脂砂的抗拉强度,原砂抗机械破碎和粉化能力等。结果表明:鄂尔多斯硅砂形貌最差,呈尖角、片状;通辽砂、海砂较好,呈圆形、多角形;陶粒砂和宝珠砂最好,呈圆形。型砂24 h时抗拉强度,鄂尔多斯硅砂最低,只有0.277 MPa;通辽硅砂和海砂较高,接近0.6 MPa;宝珠砂最高,接近0.9 MPa;陶粒砂为0.667 MPa,高于硅砂,低于宝珠砂。经机械搅拌破碎试验得出:鄂尔多斯硅砂强度较低,抗破碎能力最差,易破碎粉化,粉尘含量由0.03%提高到0.812%;通辽硅砂和海砂强度都较好,粉化较轻,粉尘含量由0.016%提高到0.32%;陶粒砂强度也较好,粉化较少,粉尘含量由0提高到0.195%;宝珠砂破碎和粉化率极低,粉尘含量基本无变化。

汽车发动机缸体内腔质量影响因素分析及工艺控制

随着汽车轻量化的发展,发动机缸体壁厚要求越来越薄。针对水套内腔质量的影响因素进行了分析和工艺改善;介绍了烧结陶瓷砂、纤维素和铬尖晶石用于硅砂制芯添加对砂芯高温和常温特性以及产品质量的影响;指出涂料的热暴、热膨胀和烧结性对产品内腔质量影响以及涂料粉料的作用机理;运用射砂模拟技术对砂芯致密性进行了分析和质量改善。

碳化硼对硅基陶瓷型芯性能的影响研究

以石英玻璃粉作为基体材料,添加0~1wt.%的碳化硼为矿化剂,通过热压注法制备了硅基陶瓷型芯,探究了不同碳化硼含量对硅基陶瓷型芯综合性能影响的变化规律。试验结果表明:随着碳化硼含量的增加,样品的收缩率和体积密度逐渐增大,气孔率逐渐减小。此外,室温抗弯强度和高温抗弯强度随着碳化硼含量的增加先增大后减小,高温挠度先减小后增大;当碳化硼含量为0.3wt.%时,陶瓷型芯综合性能得到大幅度改善,收缩率为1.44%,体积密度为1.67 g/cm^(3),气孔率达到25.51%,室温抗弯强度为16.32 MPa,高温抗弯强度为33.2 MPa,高温挠度为0.19 mm。

激光表面改性钛合金的摩擦磨损性能研究

目的研究皮秒激光表面处理对Ti-13Nb-13Zrβ钛合金表面形貌以及硬度和摩擦磨损性能的影响规律。方法采用皮秒激光对β钛合金进行表面改性,利用扫描电镜观察皮秒激光加工后样品的表面形貌,并对基体和皮秒激光加工后的样品进行摩擦磨损对比试验。结果当皮秒激光扫描速度为50mm/s、激光功率分别为0.5W和5W时,在β钛合金表面生成了周期为500nm和830nm的纳米条纹结构,β钛合金基体的平均摩擦因数为0.70,经皮秒激光加工后样品的平均摩擦因数为0.26,比β钛合金基体的下降了62.8%。β钛合金基体的摩擦磨损失重为0.0032g,磨损率为1.01×10^(-6),皮秒激光加工后样品的摩擦磨损失重为0.0013g,磨损率为4.10×10^(-7)。结论在β钛合金皮秒激光表面改性过程中,当激光能量相同时,低扫描速度使激光热量可以长时间聚集和扩散,当扫描速度相同时,高激光能量对材料表面烧蚀的程度较大。在样品表面制备出了周期性纳米条纹结构,与基材相比,周期性纳米条纹结构与摩擦球的接触面积明显减小,同时犁沟效应有所降低,样品表面摩擦磨损性能显著提升,表明激光诱导周期性纳米条纹结构在改善材料摩擦学性能领域有极大的应用潜力。

绿色环保无机发泡砂的制备及性能

采用WJ-1无机粘结剂,加入发泡剂、发泡促进剂改性,并在混砂时加入FT-1添加剂,获得了具有较高强度和优异清砂性能的绿色环保无机发泡砂;通过挤压将发泡砂加入到预热模具中硬化,形成中空的砂型(芯);浇注铸件后,砂型(芯)具有优异的溃散性,能够通过振动和气流等低成本且简单方法实现砂型(芯)清除,省去以往所使用的如粉碎处理、热处理、喷砂处理等繁杂的清砂方法,简化砂型铸造后处理工艺。

中波发射系统自动倒换功能的设计与实现

本文提出了中波发射系统的自动切换功能设计理念,详细讨论了发射机的自动倒换、馈线的自动倒换以及调配网络的自动倒换功能。此外,本文还深入探讨了如何根据输入阻抗和输出阻抗设计调配网络,以及如何利用真空继电器实现中波发射系统的自动切换。期望能为中波广播发射系统的优化提供有价值的参考。

锅炉产品热处理氧化皮的生成及处置探究

在电站锅炉高温高压部件(管道)制造过程中,去应力退火是产品焊接和弯制后的必要工序。部分合金钢在去应力退火过程中会产生氧化皮,进而减弱产品的油漆涂装效果和损害防腐质量。通过对比工件在不同表面状态、热处理温度和时间以及热处理气氛下的试验结果,分析了氧化皮的成因,并提出了减少氧化皮生成的预防措施。根据工程实践,重点就氧化皮的处置提出7种方法使产品质量达到相关标准要求,并从成本、效率和环保性3个方面进行了对比,为不同结构产品的氧化皮的处置提供了借鉴经验。

耐火骨料粒度和粒形对水基自干铸造涂料自干时间的影响

简述了砂型铸造水基自干涂料的自干固化机理,利用非等径球堆积原理分析并通过试验验证了涂料含水量与涂层自干固化时间的相互关系,通过对比试验研究了涂料耐火骨料粒度分布和颗粒形貌对涂层自干时间的影响规律及其原因。结果表明:涂料含水率与涂层自干时间呈近似线性变化关系;耐火骨料的粒度分布对涂层自干时间的影响显著,而粒径大小的影响很小;耐火骨料粒度取平均粒径为200~325目的正态分布为宜;耐火骨料的颗粒形貌也显著影响涂层自干时间,采用粒形为类似球形的粉石英制备的涂料含水率低,涂层自干固化快;厚度为0.5 mm的涂层在相对湿度为80%±2%的环境条件下,在100 min内能实现自干固化,有望满足华南地区高湿气候条件下的树脂砂铸造生产要求。

湿型砂鲕化率检测方法的研究

采用磷酸法和盐酸-氢氧化钾法对湿型砂鲕化率进行了测量试验,并对其中的关键步骤进行了改进。试验结果表明:将加热方式改为随炉加热,可以避免试样表面出现焦炭膜;将煮沸工艺改为煮沸+搅拌工艺,可以使鲕化层去除更完全;将盐酸-磷酸法中的盐酸取消,简化为磷酸法,可以减小金属元素损失,使测量值更准确;将盐酸-氢氧化钾法的反应时间从25 min延长至30 min,可以解决砂粒未洗净的问题;使用少量盐酸滴入到沉淀与砂粒混合的溶液中,沉淀可以被有效去除,解决两者难以分离的问题。

熔模铸造用的含短切碳纤维硅溶胶涂料流变性研究

在熔模铸造硅溶胶涂料中加入0.10%~0.50%(占耐火粉料质量分数)的φ7.32μm×3.0 mm短切碳纤维以增强型壳的强度,研究了不同纤维含量的制壳用涂料的流变性。结果表明,纤维加入量为0.30wt%时,涂料表观粘度值最高,达到150.35×10^(-3)Pa·s,与不加入纤维的涂料相比,表观粘度增加了22.58%。同时触变环面积达到最大值240.01 Pa·s^(-1),增加了约265.59%。纤维加入量对涂料的悬浮性影响不显著。纤维加入量为0.30wt%时,其悬浮率达到最高值(94.23%),与未加纤维的涂料相比,仅增加了3.41%。

光敏树脂粘结剂喷射增材制造ZrO_(2)工艺及后处理研究

对光敏树脂粘结剂喷射增材制造ZrO_(2)坯体的工艺进行了研究。通过喷射光敏树脂粘结剂,紫外光源诱发光敏树脂交联粘结ZrO_(2)粉末形成坯体,具有足够的强度,无需进行热固化即可直接进行后处理。然后将坯体分别在1200、1400、1600℃下进行空气气氛烧结,脱除固化的光敏树脂可实现粉末颗粒间的烧结成型,研究了铺粉层厚和烧结温度对坯体、烧结件的尺寸精度、相对密度、显气孔率、相成分和力学性能的影响。结果表明:随着铺粉层厚的增大,光敏树脂粘结剂的扩散效应导致坯体尺寸精度变差,坯体的相对密度下降,显气孔率上升,压缩强度降低。随着烧结温度的升高,烧结件收缩变大,相对密度变大,相成分保持不变,力学性能相较于烧结前有了很大的提升。100μm铺粉层厚的成形坯体在1600℃烧结4 h后获得的各项参数均最佳,相对密度为57%,显气孔率为21.4%和压缩强度为62.9 MPa。

新型磺化酮醛缩聚物改性呋喃树脂工艺研究

芳烃磺酸是自硬呋喃树脂最佳固化剂,也是目前应用最多固化剂种类之一,相对于高游离酸的固化剂,它更有利于提高呋喃树脂砂的后期强度和树脂砂型(芯)韧性。目前在呋喃树脂工艺改进中,更多是降低呋喃树脂的糠醇含量,从而达到降低呋喃树脂的生产成本目的。本文试图用磺化酮醛缩合物来改性呋喃树脂达到上述改进呋喃树脂与固化剂的双重目的。用磺化酮醛缩合物改性呋喃树脂,可以降低呋喃树脂的糠醇含量节约成本;同时在混砂过程中,固化剂中游离酸将该树脂中的磺化缩合物的磺酸基的盐变成磺酸基,相当于降低了固化剂中的游离酸含量,并改善了呋喃树脂砂芯和砂型的性能。文中对该磺化酮醛缩合物合成工艺条件与改性呋喃树脂的适应性方面进行研究,得出较佳的合成条件:有机酮F与醛摩尔比1∶4,磺化试剂S与有机酮F摩尔比为1∶0.3;该磺化酮醛缩合物较适用于中氮和低氮呋喃树脂的改性。