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。

多材料砂型增材制造一体化共面铺砂工艺研究

目的针对复杂薄壁铸件高性能制造难题,本研究提出多材料砂型增材制造一体化共面铺砂工艺,实现多材料砂型的整体成形。方法基于多材料砂型增材制造振动铺砂装置,通过优化固化剂含量、铺砂器开口宽度和振动频率,实现两种型砂材料的定量落砂。通过显微镜扫描表征和图像处理,系统地研究了在不同铺砂速度下的铺砂质量和型砂层厚变化规律。结果在一定范围内,固化剂含量的增大会减小落砂流量,铺砂器开口宽度与振动频率的增加均提高落砂流量,当硅砂固化剂含量为2.3wt.‰、铬铁矿砂固化剂含量为2wt.‰、铺砂器开口宽度为2mm、振动频率为500Hz时,两种型砂落砂流量相等;在此基础上,铺砂速度提高会增加模糊长度,降低铺砂界面连接处和铺砂末端粗糙度。当铺砂速度为53.92mm/s时,实现0.6mm层厚的多材料稳定持续铺砂,界面连接效果好、铺砂精度高。结论本研究突破多材料砂型增材制造一体化共面铺砂工艺,实现多材料砂型多区域定量均匀铺砂。

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。

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。

砂型增材制造多轮廓自适应切片算法

为进一步实现砂型3D打印高效率和高精度成形,开展砂型输出立体光刻(Stereolithography,STL)模型法向量和单位化预处理研究,提取复杂结构多轮廓砂型内部轮廓,提出砂型3D打印每层三角面片单位法向量|Z|最大值的自适应分层厚度准则,实现兼顾沿打印方向和水平方向不同曲率轮廓STL模型高精度分层,最后基于MATLAB开发平台编写砂型多轮廓自适应测试程序,对复杂泵壳砂型/砂芯STL模型进行切片测试。实验结果表明,采用自适应切片算法可以显著提高砂型打印成形精度的同时提高成形效率,对砂型3D打印具有重要理论价值和工程意义。

砂型打印技术在进气管研制阶段的应用

砂型3D打印技术发展速度很快,解决了复杂形状零部件的砂型、砂芯生产问题,突破了先模具再砂型的工艺方式。铸造作为一种传统生产工艺,铸件特征和质量要求不同,工艺方法、铸造材料、工艺参数的选择也相应不同。砂型3D打印技术的应用对铸造工艺设计水平要求较高,复杂产品必须结合铸造工艺设计及工艺模拟软件优化进行。通过砂型3D打印技术介绍和进气管研制案例分析,展现了生产过程中所应用的工艺、技术、方法,为快速制造提供了一种可借鉴的方法。

砂型3D打印材料对类软岩力学特性影响规律及机理

煤矿巷道围岩普遍岩性软弱、节理裂隙发育,软岩力学是煤矿巷道围岩控制的基础。由于软岩在力学与结构等方面的特殊性,物理试验中存在试样难以符合现场裂隙特征、离散性强等问题,严重制约软岩力学或裂隙岩体力学试验研究。3D打印技术因其数字建模、精度高等技术优势,突破了浇筑法在制作复杂裂隙试样上的局限,被广泛应用于岩石力学试验研究,但采用该技术打印成型的试件受打印材料和参数的影响规律还需深入研究。基于砂型3D打印技术,通过力学试验、声发射监测、电镜扫描等手段,研究不同类型砂粉和不同黏结剂饱和度对类软岩试样的力学特性的影响规律及机理。结果表明:不同类型砂粉由于其颗粒形状、粒径、排列形态等因素,对成型试样的力学特性、破坏模式等影响显著;黏结剂饱和度与试样强度呈正相关关系,相同砂粉类型前提下,改变黏结剂饱和度能将试样强度提高5倍,同时声发射事件信号与能量也随黏结剂饱和度的增大而增大。研究结果揭示了砂型3D打印技术用于软岩物理模拟上的适用性,为精确、科学地还原具体工程条件的软弱煤岩力学特性提供重要依据。

基于快速制造的砂型分型设计对比分析

分型设计是砂型设计中重要的一个环节,通过分析快速制造用于典型复杂铸件的砂型分型案例及其特点,对3D打印技术和快速复合成形技术的分型设计思路进行对比阐述。基于典型案例对这两类成形方法用于复杂铸件的砂型分型设计规则进行了归纳和总结,为复杂铸件砂型分型问题提供了较为系统指导性的分型依据,以满足复杂铸件省时高效的发展趋势。

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。

基于砂型3D打印泵体的铸造工艺研究

以泵体为研究对象,就数值模拟和砂型3D打印技术在砂型铸造中的应用进行了研究,利用Anycasting软件比较了泵体铸件侧注式、顶注式和底注式浇注方案,并确定侧注式浇注系统为最佳选择。采用3D打印技术对泵体砂型进行了制作,采用砂型铸造工艺制备出了合格铸件。结果表明,数值模拟结合砂型3D打印技术在铸造中的应用,可有效缩短零件开发周期,降低生产成本,大大提高了生产效率。

砂型3D打印技术的实践应用

基于传统砂型铸造工艺过程复杂、生产效率低的问题,提出基于微滴喷射原理的砂型3D打印技术。其能快速获得精密铸型技术,可以实现复杂砂型(芯)的快速制造。砂型3D打印技术可实现铸件组织、性能和铸造缺陷的可控性,降低3D打印成本提高生产效率,符合智能化和绿色化的发展方向。

精密砂型数控铣削加工工艺探究

探究了精密砂型数控铣削加工工艺。

3DP打印砂型(芯)的研究及应用进展

与传统工艺相比,三维喷印技术(3DP)打印砂型(芯)在铸造工艺开发或复杂铸件的单件小批量生产时,优势明显且极具发展潜力。近年来,3DP在砂型铸造领域的研究和应用发展迅速,成为备受关注的热点。本文对3DP进行了介绍,综述了3DP打印砂型(芯)的研究和应用现状,并对存在的问题及研发应用前景进行了探讨。

数字化挤压梯度砂型性能及补压距离研究

作为一种新的无模铸造成形工艺,挤压切削一体化成形技术突破常规铸型制造方法,给梯度砂型的制备提供了新思路。在梯度砂型成形过程中,对砂型型面层的补压会引起其强度、透气性能及型面层厚度的变化,进而影响铸件性能。针对该问题,从强度、透气性和切削力等方面对不同型腔深度的梯度砂型型面层进行了研究。结果发现,对于相同型腔深度砂型,补压位移对砂型型面层性能影响很大,当补压位移在2~12 mm范围内时,补压位移越大,则砂型型面层强度越高,透气性越小,切削力越大。综合考虑砂型型面层透气性、强度和切削力,得到了不同型腔深度砂型的最优补压距离,并通过ZL114A铝合金浇注试验验证了梯度砂型的优越性。

原砂粒度级配对增材制造砂型性能的影响

基于Fuller Thompson理论,研究了原砂的连续级配、均匀级配、间断级配对三维打印砂型性能的影响,分别测试了四种粒度级配条件下的粉末床密度、常温24 h和100℃烘干20 min的抗拉强度、X、Y方向常温和100℃烘干20 min的尺寸精度。研究结果表明:连续级配的粉末床密度最低,为1.252 g·cm^(-3),均匀级配的粉末床密度最大,为1.305 g·cm^(-3);均匀级配常温24 h抗拉强度最大,当喷墨量为150%时,其抗拉强度为2.356 MPa,而连续级配的抗拉强度最低,为1.581 MPa;100℃烘干20 min的抗拉强度明显高于常温24 h抗拉强度,当喷墨量为200%时,其烘干强度提高了42.41%;当喷墨量为100%时,连续级配的X、Y方向尺寸精度最高,X方向尺寸误差为+0.21 mm,Y方向尺寸误差为+0.26 mm,而均匀级配的尺寸误差最大,X方向尺寸误差为+0.55 mm,Y方向尺寸误差为+0.67 mm;四种级配烘干之后的尺寸误差明显小于常温24 h的尺寸误差。

基于典型零件加工要素的砂型成形机关键几何误差分析与补偿

砂型成形机用于加工复杂砂型零件,成形机几何误差为21项,且各个误差项目对于不同零件加工要素的影响程度有较大区别。因此,文章提出识别典型零件加工要素的关键几何误差及相关补偿,通过补偿提高砂型件加工精度。以砂型成形机所加工砂型件的典型加工要素为例,第一,典型加工要素包含圆柱台、圆锥台、菱形台和斜四方台4个典型加工要素;第二,基于误差灵敏度分析识别出典型加工要素对应的关键几何误差;最后,按照典型零件加工要素进行有针对性地补偿。在CAMTC-SMM2000砂型成形机上进行了实验验证,识别得到的关键几何误差灵敏度影响因子之和均大于90%,实施误差补偿后4个典型零件加工要素的加工精度提高了55%~70%。结果表明该方法能有效识别不同零件加工要素下的关键几何误差,提高了砂型件的加工精度。

多材质混合砂型性能及其对A356铝合金凝固组织的影响研究

多材质混合铸型能提高砂型铸造性能,改善其热物性参数,降低铸造成本,满足高端复杂铸件的高性能铸造需求,因此系统地开展多材质砂型铸造性能和铸件微观组织变化规律的研究具有重要意义。通过将石英砂颗粒分别与铬铁矿砂颗粒、锆英砂颗粒进行不同比例的混合造型,得到各比例下多材质砂型的性能变化规律,优选出适用于复杂铸件铸造性能和热物性能兼备的型砂配方,实现砂型铸造性能可控、热物性可控、价格可控优势。同时研究混合砂型对A356铝合金铸件二次枝晶臂间距(SDAS)的影响规律,结果表明:经过50%石英砂+50%锆英砂混合的多材质砂型的SDAS比纯石英砂砂型铸件缩短了23.64%,经过50%石英砂+50%铬铁矿砂混合的多材质砂型的SDAS比纯石英砂砂型铸件缩短了13.16%。因此,混合一定比例的锆英砂和铬铁矿砂颗粒可有效改善砂型的铸造性能和铸件的微观组织,可实现高端复杂铸件的高质量制造。

硅砂原料特性对熔铸AZS砖砂型强度的影响

为分析硅砂原料特性对砂型强度的影响,对5种不同硅砂酸耗值、含泥量、圆形度以及粒度分布等特性进行表征,分析各特性参数与型砂试样24h抗弯强度的关联度。结果表明:硅砂酸耗值在6mL以下时的差异与砂型强度关联性较低;40^(#)-70^(#)硅砂集中度在95%以上时,含泥量对砂型强度影响较大,当集中度近似在80%以下时,含泥量对强度影响程度变小;5种硅砂圆形度和型砂试样体积密度与其强度有更密切的关联性;采用对数变换值表征法细分40^(#)-70^(#)硅砂得出粒度Φ值的标准差与砂型强度关联性最大。

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。