Application of Photon-Counting X-ray Computed Tomography to Aluminum-Casting Inspection

One of the issues in the aluminum-alloy die casting industry is the space occurring inside the casting, and the improvement of the verification technology is expected. The purpose of this research is to seal holes inside the aluminum metal by resin and verify them by photon-counting X-ray computed tomography (CT) using an energy-discrimination 64-channel cadmium-telluride (CdTe) line detector. Moreover, it is important to estimate the image of the effective atomic number and the electronic density by the energy mapping of the attenuation coefficient utilizing photon-counting X-ray CTto distinguish both the aluminum metal and the resin filler in the aluminum hole. As a result, the energy discrimination of the resin filler in the space of aluminum casting has been attained. We could observe the atomic number image utilizing dual-energyX-ray CTmethod with the 64-channel CdTe photon-counting detector.

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%。

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。

改进水平集协同FLICM的汽车零部件表面缺陷识别

针对汽车机械零部件中检测效率低、误检率高等瓶颈问题,提出了一种结合图像处理技术的方法。基于汽车副车架表面结构复杂以及缺陷异形等特征,首先通过小波邻域收缩去噪和多尺度增强算法对零件图像进行预处理,再通过水平集函数初步定位缺陷区域,最后结合空间模糊聚类进一步精确定位缺陷区域,达到对零件表面缺陷识别的目的。对工件表面划伤、压痕、气孔三种缺陷进行检测。实验结果表明:该算法相对于其它两种算法的检测率分别93.3%、86%和90%,具有较高的检测成功率。为后续缺陷零部件分类奠定良好的基础且可以满足工业检测要求。

前箱熔体温度对8011铝合金铸轧板坯组织性能的影响

为了稳定提高双零铝箔用铸轧坯料质量,使用电解铝液配料生产规格为7.0 mm×1300 mm的8011铝合金铸轧铝板卷,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及电子万能拉伸试验机等手段,研究了不同前箱铝熔体温度(680,690,700,710℃)对8011铝合铸轧板坯微观组织和力学性能的影响.结果表明:随着前箱熔体温度的升高,铸轧板坯晶粒的尺寸呈略微增大再急剧变大的趋势,其抗拉强度和断后伸长率均呈先缓慢降低后急剧下降的趋势;当前箱熔体温度控制在680~700℃时,可获得综合力学性能较佳的铸轧板坯,其平均纵向抗拉强度和横向抗拉强度分别不低于141.87 MPa和138.84 MPa,平均纵向断后伸长率和横向断后伸长率分别不低于29.8%和26.4%.

ZL101/6061铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能研究

采用搅拌摩擦焊接ZL101铸造铝合金和6061铝合金,转速为1000 r/min,研究不同焊接速度和压入量对铝合金接头组织和性能的影响。结果表明:当焊接速度为150 mm/min,压入量为6 mm时,铝合金接头的成型较美观;接头主要以α(Al)相为基体,在基体上分布着Al4Si第二相;铝合金接头的抗拉强度达到最大值,为92.53 MPa;焊接接头的硬度总体上呈“W”趋势,焊核区硬度高,热机械影响区的硬度略微下降,热影响区的硬度又有所回升。此工艺参数条件下铝合金接头的耐腐蚀性能最好,自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为-0.6933 V和3.17×10^(-7) A/cm^(2)。

超大规格2024铝合金扁锭开裂行为研究

随着航空航天大型结构件尺寸的增大,高强铝合金铸锭的尺寸也要增大,铸锭成型难度也随之增大。通过铸造过程数值模拟研究了铸造速度和刮水器位置对500 mm×2300 mm和600 mm×2500 mm规格2024铝合金扁铸锭温度场及应力场的影响规律。结果表明,铸造速度对液穴深度影响最大,提升铸造速度能够大幅降低铸锭内应力,但是大幅增加了液穴深度,不利于减轻铸锭疏松和热裂;提升刮水器位置可以大幅降低铸锭的应力。提出了降低铸造速度的同时提升刮水器位置的工艺优化方向,该工艺可以制备超大规格2024铝合金扁铸锭。

基于数值模拟的铝合金通信机箱盖压铸工艺设计与优化

以某通信机箱盖铸件为研究对象,根据铸件产品结构特点选择合适的压铸工艺参数,并设计了浇注系统。通过CAE软件对其充型过程、凝固过程进行数值模拟。结果表明,初始压铸工艺中铸件的部分位置可能出现卷气及冷隔缺陷。生产试模结果与初始工艺数值模拟结果基本一致,初始压铸工艺无法满足生产要求。对初始压铸工艺进行优化改进,并对优化后的工艺方案进行数值模拟、产品试制,卷气和冷隔现象得到大幅改善,满足生产质量要求。

基于熵值法的铝合金缸体低压铸造工艺多目标优化

基于有限元软件ProCAST构建某型铝合金缸体的有限元模型,设计L16(44)正交试验方案,探究了浇注温度、模具预热温度、充型时间、保压压力四个工艺参数对凝固时间和缩松体积的影响。采用熵值法分别计算两个评价指标的权重,将凝固时间与缩松体积转化为综合评分值进行单目标优化。通过极差分析与方差分析,得到了各参数对综合评分的影响程度为:浇注温度(A)>模具预热温度(B)>保压压力(D)>充型时间(C),确定了最优的工艺参数为A1B2C1D3。对比原工艺参数方案和优选工艺参数方案发现:凝固时间缩短了20.35%,缩松体积下降了2.96%。经生产试验,缸体铸件外观质量良好,无明显铸造缺陷,验证了最佳工艺参数的合理性。

氧化锆增强铝基复合材料的制备及性能研究

铝合金由于其强度高、质量轻、价格低等多重优势,在汽车制造、航空航天、水下装备等各个领域都极具应用前景。利用机械搅拌铸造方法制备了不同质量分数纳米氧化钇稳定氧化锆(yttrium oxide stabilized zirconia,YSZ)的Al-YSZ复合材料,研究纳米YSZ质量分数对铝基复合材料组织和性能的影响。研究结果表明,添加的纳米YSZ均匀分布在Al基体中,不与Al基体发生反应。同时能够作为异质形核剂细化晶粒,并通过Orowan强化机制提升复合材料的力学性能。添加质量分数为8%的纳米YSZ的复合材料具有较好的强度和塑性。同时,在受到外力作用时,纳米YSZ会发生从四方到单斜的相变,并产生一定的体积膨胀,在吸收能量的同时改善了复合材料内部的晶格畸变,从而提高了铸态复合材料的塑性。

基于ProCAST的一模多腔YL112铝合金压铸件数值模拟及工艺优化

针对YL112压铸铝合金一模多铸产品的组织性能均一性需求,采用ProCAST软件对典型一模多铸工艺进行模拟,比较了两种不同充型顺序的压铸方案。结果表明:基于顺序凝固一模多腔压铸件由于充型与凝固过程的温度场分布不均,导致近浇口端铸件出现明显缩松缩孔缺陷,造成铸件性能均一性差。后续采用等流程浇注系统,实现一模多腔铸件同时充型凝固过程,改善了铸件温度场分布,减少了工艺缺陷。经过实际生产验证,获得了组织性能均一性好的压铸件。

工艺参数对铸态7075铝合金管旋压成形强度的影响

工艺参数对铸态7075铝合金管旋压成形强度的影响至关重要。本文以抗拉强度与屈服强度作为成形质量指标,系统地分析了压下量、预热温度、进给比和摩擦条件等工艺参数对铸筒旋压件强度的影响。结果表明:随着压下量的增加,管的抗拉强度与屈服强度增加;随着预热温度的上升或者进给比的增加,管的抗拉强度与屈服强度先增加后减少;随着摩擦系数的增加,管的抗拉强度与屈服强度先增加后减少,但变化不明显。

钛元素对再生7050铝合金细化作用的研究

试验研究了Ti含量及加Ti后熔体在炉内停留时间对再生7050铝合金铸锭晶粒细化的影响。结果表明,以再生铝为原料配制的7050铝合金添加Ti的质量分数达到0.035%时,晶粒细化效果最佳,树枝晶基本消失。当Ti质量分数达到0.036%时,铝液在炉内停留不超过2 h时,晶粒有粗化倾向,但整体变化不大;当停留时间达到或超过3 h时,晶粒粗化明显。再生7050铝合金铝液添加Ti后,保温时间宜不超过2 h,宜快速冷却进行铸造。

铝/石墨复合材料不同温度下的摩擦性能研究

以ZL105为基体,多孔碳为碳源,采用压力铸造法制备铝/石墨复合材料。通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对其进行微观物相形貌分析。通过对硬度及压缩强度的测定得到其力学性能。结果表明,多孔碳能较好地与基体结合。复合材料的硬度为基体合金的94.5%,压缩强度为基体的37%,复合材料的力学性能降低。研究了复合材料在不同温度下(25~350℃)的摩擦性能,发现复合材料在高温下具有更好的耐磨性。当温度达到300℃时,基体合金失效,而复合材料能够承受的温度达到350℃。

铸造铝合金熔体处理技术发展现状

铸造铝合金具有轻质、高比强度、铸造性能好等一系列优点,是一种优异的轻量化材料,在汽车行业具有广阔的应用前景。合金熔体质量对铸件最终性能具有重要影响,铸造前对其进行净化、晶粒细化和变质处理是获得高性能铸件的必要前提条件。本文介绍了铸造铝合金熔体纯净化技术、晶粒细化技术以及共晶Si变质处理技术的发展现状,以期为先进铝合金熔体处理技术的开发与应用提供参考。

铸造铝合金在汽车底盘结构件轻量化中的应用

基于新能源车底盘零部件轻量化发展,概述了国内外铝合金铸造技术在其轻量化的应用现状和发展趋势。研究表明:目前以低压铸造和真空一体化压铸为主,挤压铸造替代部分钢质、铁质以及锻铝件的迹象,开发出一体化压铸免热处理高强韧铝合金;对于内部具有加强筋空心结构的超大压铸件,目前难以达到砂芯强度高和溃散性好的平衡,仍采用低压铸造成形,并通过热处理提高力学性能。

Y对6082铝合金铸轧板微观结构及性能的影响

本工作研究了添加微量Y元素对双辊铸轧6082铝合金微观组织及力学性能的影响。设计不同含Y量,使用双辊铸轧机制备6082铸轧板材,采用X射线衍射、金相显微观察、扫描电子显微分析等手段,研究了合金中Y对6082铝合金铸轧板组织及性能的影响。结果表明:Y元素有明显的细化效果,Y含量为0.35%(质量分数,下同)时,板材边部和心部平均晶粒尺寸达到最小,分别为30.9μm和25.7μm,且此时板材性能最好,抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为200.5 MPa、129.9 MPa和14.9%。继续添加Y,组织中的杂质相和稀土化合物显著增加,材料的塑形大幅降低。经分析,Y元素偏聚于晶界,形成的Al_(3)Y、Y_(5)Si_(3)等化合物不仅可抑制晶界的迁移,起到一定的细化作用,还能改善晶界上粗大的共晶相,Y与合金中的Fe元素发生交互作用,使组织中脆性针状富铁相向颗粒状转变,改善合金的塑性。

铝合金三通管铸造工艺设计及优化

文中针对铝合金三通管铸件的结构进行了工艺分析,结合铝合金材质特点确定了该铸件的铸造工艺方案和工艺参数,设计计算了三通管铸件的浇冒口尺寸,通过对设计工艺进行数值模拟分析铸件的充型和凝固过程,通过流场发现采用底注开放式浇注系统可以最大程度地保证充型的平稳性;通过凝固场发现在铸件热节位置设计保温冒口和冷铁可以有效消除缩孔和疏松缺陷,试制铸件满足探伤和无损检测技术要求,获得了优化的工艺方案。

工艺参数对6082-T6/AlSi10MnMg异种铝合金热融自攻丝接头成形性的影响

为探究工艺参数对6082-T6/AlSi10MnMg真空压铸铝合金热融自攻丝接头成形性的影响,采用正交试验法,将穿孔转速、进给速度和拧紧扭矩作为试验变量,通过极差分析研究了工艺参数对最小衬套高度和平均螺牙深度的影响规律。在正交试验结果的基础上,建立了参数值与被测指标的响应面模型,研究了各参数对成形质量影响的显著性。对最优工艺参数组合的接头进行了强度测试。结果表明,穿孔转速和进给速度对最小衬套高度影响显著,但二者的交互作用对最小衬套高度影响较小。平均螺牙深度主要受拧紧扭矩的影响,穿孔转速和进给速度对平均螺牙深度的影响较弱。在拉拔和拉剪工况下,工艺参数对接头强度有较大影响,参数优化后接头强度分别提高了9.48%和8.64%,剪切工况下接头强度变化较小。

铝合金后端盖压铸工艺优化及局部挤压设计

分析了铝合金后端盖铸件结构工艺性,根据压铸工艺经验公式设计了浇注系统。采用Flow-3D软件进行数值模拟,发现后端盖铸件悬置孔区域不能实现金属液顺序充填。根据数值模拟结果修改浇注系统设计并进行实际生产,铸件厚壁区域产生缩孔缺陷。针对厚壁区域设计局部挤压工艺,在其凝固过程中进行挤压补缩,消除了后端盖铸件悬置孔部位缩孔缺陷。