高液压射台前板球墨铸铁件铸造工艺设计

射台前板是注塑机中的关键部件之一,其油缸孔部位加工精度高且有承压要求。本文介绍了高液压球墨铸铁射台前板铸件的工艺难点,设计了分型方案、浇注系统及冷却系统,并借助软件模拟分析了缩孔与缩松缺陷,确定了型芯方案。通过合理选择铸件的化学成分,严格控制球化、孕育及浇注过程,铸件本体渗透检验(PT)达到EN1371标准的质量等级I级,附铸试块铸件的力学性能和金相组织均符合客户标准。

不同孕育剂随流孕育对微合金化球墨铸铁组织和性能的影响

为探究硫氧孕育剂随流孕育对微合金化球墨铸铁组织和性能的影响,在相同铸造条件下,用树脂砂型分别浇注75Si Fe孕育剂和硫氧孕育剂随流孕育处理的球墨铸铁试样。通过组织观察、室温拉伸试验、布氏硬度试验等分析了两种不同孕育剂随流孕育对微合金化球墨铸铁的显微组织、力学性能和拉伸断口的影响,探寻硫氧孕育剂随流孕育与球墨铸铁组织和性能的联系。结果表明:两种试样均由大量的珠光体、少量的铁素体、大量的石墨球组成,其中用75Si Fe孕育剂进行随流孕育,石墨球易畸变,圆整度不好,石墨球数量少,尺寸较大,平均球化率为84%,平均石墨球数为137个/mm^(2);而用硫氧孕育剂进行随流孕育,石墨形态改善明显,石墨球径更细小,分布更均匀,石墨球数量大幅增加,平均球化率为91%,平均石墨球数为297个/mm^(2)。硫氧孕育剂试样的抗拉强度和断后伸长率均高于75Si Fe孕育剂,分别为874 MPa和6.4%。硫氧孕育剂随流孕育球墨铸铁试样断裂模式为伴有少量塑性变形的准解理断裂。综合认为,用硫氧孕育剂随流孕育可获得较高的综合力学性能。

高铁制动单元箱体铸造数值模拟及工艺优化

高铁制动单元箱体是高速列车的重要支撑部件,直接影响着高速列车的使用性能和安全性能。采用AnyCasting软件对高铁制动单元箱体铸造充型、凝固和收缩过程进行数值模拟,得到了充型速度、充型温度、凝固液相区及收缩缺陷分布情况,发现高铁制动单元箱体铸造存在缩松、缩孔等缺陷;提出了改进浇注系统、中间冒口改为发热冒口、增加冒口补缩通道等工艺措施。经AnyCasting软件再次进行的数值模拟表明,改进后的工艺实现了高铁制动单元箱体铁液充型过程平稳、无紊流,充型速度适中、无冲砂风险,凝固过程无断流、无孤立液相区,避免了缩孔、缩松等缺陷的产生。对箱体铸件的试样进行检测,内部无缺陷,组织和性能均满足标准要求。

铁型覆砂灰铸铁件氮气孔缺陷分析与改善措施

针对铁型覆砂铸造工艺生产灰铸铁件时产生的氮气孔缺陷,通过使用EDS能谱仪对氮气孔缺陷进行定性和定量分析,并结合铸件生产工艺对氮气孔的形成原因进行分析,通过在原材料上更换覆膜砂、提高新砂加入量、分开管理壳型线和铁型线回用砂,生产工艺上采取增加排气塞和提高铁型温度、固化时间、浇注温度等措施降低缺陷风险。改进后的工艺连续生产超过10万件产品,未再出现氮气孔缺陷。

可锻铸铁连接件铸造工艺的优化研究

可锻铸铁连接件广泛应用于工业领域和公共交通领域,与其他材质的连接件相比,具有性能优良、易于拆卸等优点。但目前可锻铸铁连接件生产质量不稳定,合格率不能满足要求,存在砂眼、裂纹等缺陷问题。本文针对可锻铸铁连接件进行了铸造工艺设计,应用ProCAST有限元软件对连接件铸造宏观过程进行了数值模拟。通过模拟铸件的充型及凝固过程,获得了浇注时间和浇注温度等工艺参数对铸件质量的影响规律,优选出了合理的工艺条件。同时,对铸件凝固过程的应力、应变情况进行了模拟分析,确保铸件在所选工艺条件下不会因应力过大导致裂纹产生。通过优化工艺条件,使产品实际生产的合格率由原85%提高至95%以上。

从标准的制修订看ADI生产技术的进步

等温淬火球墨铸铁(ADI)由于具有高强度、高韧性、抗疲劳及耐磨、抗磨等综合性能,为21世纪人们关注的热点和最具发展潜力的材料之一。国外ADI的生产技术及应用发展较快,相关标准制定和更新比较及时而且不断完善。随着国内ADI生产技术水平的提高,我国ADI等温淬火球墨铸铁件的标准从早期的企业标准到国家标准、团体标准,形成了不同层级的标准体系。2009年我国发布了GB/T 24733—2009《等温淬火球墨铸铁件》,2021年发布了团体标准T/CFA 020101243—2021《等温淬火球墨铸铁件》;2022年又对GB/T 24733《等温淬火球墨铸铁件》进行了修订。从不同层级的标准制修订技术指标的提高可以看出我国ADI生产技术近十年来取得的进步。

基于仿真优化的一体化连接支架的设计开发

针对商用车行业应用的钣金冲焊连接支架存在的可制造性不良问题,运用结构应力有限元和铸造工艺仿真相结合方法进行全新结构设计开发。经结构、工艺设计与选材优化,新开发的球墨铸铁一体化铸造连接支架经X射线探伤检测,整体未见缩孔、缩松类缺陷,铸造质量良好,较现钣金冲焊结构实现减重23%、降成本25%的精益目标,且具有更好的承载可靠性。整车可靠性验证表明,新开发结构符合整车可靠性,达成车辆品质要求。

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。

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。

重卡轮毂的缩松缩孔形成机理及工艺优化

针对重卡汽车轮毂在铸造过程中出现的缩孔缩松缺陷问题,采用顺序凝固结合均衡凝固理论,利用华铸CAE进行铸造模拟,优化了补缩系统。优化后的浇冒口系统显著缩短了凝固时间,降低了因缩松缩孔造成的废品率。结果表明,铸件的结构完整性和理化性能均满足标准要求。本研究为提高铸件质量和优化铸造工艺提供了有益参考。

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。

高镍奥氏体球墨铸铁涡壳的铸造工艺优化

介绍了高镍奥氏体球墨铸铁涡壳铸件的结构及铸造工艺,针对试制过程中出现的表面缩孔、缩松、显微缩松以及组织中的碎块状石墨、表面恶化层、碳化物等问题进行了工艺优化,最后指出:(1)高镍奥氏体球墨铸铁液态收缩量大、石墨化膨胀弱,冒口设计遵循顺序凝固原则是防止涡壳产生缩孔、缩松缺陷的有效措施;(2)涡壳厚处和舌尖易形成碎块状石墨,强化孕育可防止缺陷的产生;(3)表面恶化层超标,可通过较高的残余镁量和砂芯刷涂料进行防止;(4)由于冷却速度较慢,舌尖部位碳化物析出数量较多,良好的孕育可减少碳化物析出量,热处理也可改变碳化物体积分数及其形态。

随流孕育对高镍奥氏体球墨铸铁的影响

介绍了高镍奥氏体球墨铸铁排气歧管铸件的结构及首次交付的样件在试验中的断裂问题,通过生产试验,验证了排气歧管断裂的原因是在浇注过程中不进行随流孕育,导致铸件金相中产生碎块状石墨,使铸件力学性能下降,加速了铸件开裂失效的风险。最后指出:(1)高镍奥氏体球墨铸铁件在生产过程中,除了保证球化处理严格按照工艺要求外,在浇注过程中还必须进行随流孕育;(2)在保证球化处理过程符合工艺要求的前提下,随流孕育会进一步增加铁液在凝固过程中石墨结晶的核心,增加共晶团数,避免碎块石墨的产生。

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。

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。

主轴箱铸件的消失模铸造工艺优化

介绍了主轴箱铸件的结构及技术要求,针对主轴箱铸件的碳缺陷问题,从浇注系统设计、冒口、集渣条设计和埋箱造型方式等3个方面入手,对主轴箱铸件的消失模铸造工艺进行优化设计。经实际生产验证,通过优化浇注系统机构,更改造型方式,增加出气系统,可以有效消除铸件的碳缺陷问题,铸件无夹砂、夹渣等铸造缺陷,铸件尺寸精度高,质量稳定,满足技术要求,铸件的合格率达到95%以上。

带有镶铸筋板的燃气轮机进气缸的质量改进

介绍了带有镶铸筋板的燃气轮机进气缸铸件的结构及技术要求,针对铸造生产中进气缸铸件质量不稳定,容易出现渣孔、砂眼缺陷,镶铸件根部出现冷隔、融合不良等现象,分析了铸件缺陷产生的原因。通过将浇注系统改为全开放式,降低了内浇道流速,使夹砂缺陷得到有效控制;通过附加铁液流动通道,确保铁液充型平稳,提高了铸件外观质量;通过利用辅助浇道,将内浇道尽可能引到镶铸件附近,提高镶铸件链接部位的熔合质量,减少了镶铸件根部的冷隔、熔合不良缺陷。

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。

大型球墨铸铁蜗轮铸件的生产工艺

介绍了大型球墨铸铁蜗轮铸件的铸造工艺设计及生产过程,利用华铸CAE软件对球墨铸铁蜗轮铸件的两种工艺方案充型及凝固过程进行了数值模拟分析,经过对比,选择中心轴孔端面引入的工艺方案二进行进一步优化。为了满足力学性能要求,选用纯净的原材料、合理的化学成分,采用包内孕育与随流孕育相结合的处理方式。通过对生产的10件铸件进行表面质量及力学性能检测,结果显示:铸件加工后,中心轴孔、键槽、外圆齿圈位置未见缩孔、缩松、夹渣等铸造缺陷,铸件的金相组织和力学性能均符合技术要求。