灰铁凝固过程中缩孔缩松的预测

通过热分析实验及对灰铁试件的浇注实验,分析了碳当量及孕育对灰铁凝固过程的影响.在动态膨胀叠加法的基础上,综合考虑了初始温度、碳当量、孕育、初晶和共晶体积的收缩与膨胀,建立了灰铁缩孔预测模型.开发了灰铁凝固过程数值模拟分析系统,并对实际的灰铁浇注件进行验证分析,预测结果与实验结果吻合较好.

用有限元法对铸件铸造缺陷的预测

以有限元法为理论基础,ANSYS软件为平台,建立铸件凝固过程的数学模型,对铸造凝固过程进行了温度场、温度梯度场和应力应变场的数值模拟。模拟时考虑相变中结晶潜热、材料随温度变化的非线性因素。得到了铸件在凝固过程的各种瞬态场的分布和变化规律。预测出了铸件可能出现缩孔、缩松等铸造缺陷的位置;同时探讨了判断热裂纹的方法。结果表明,模拟预测与生产验证结果基本一致。

铸钢件缩孔缩松预测的试验研究

综合冶金和工艺的影响因素对铸钢件缩孔缩松进行了试验研究，确定了判据的临界值。用等效液面收缩量法模拟一次、二次缩孔的形成，用方法预测缩松的形成。结果表明，综合采用等效液面收缩量法和方法，可以准确地预测铸钢件内部缩孔缩松的形状、大小和分布范围。

大型铸钢支承辊充型和凝固过程数值模拟

在应用ViewCast软件模拟实际铸钢支承辊的凝固过程时,发现原始工艺易导致缺陷残留在上下辊颈中。根据计算机模拟结果改进原工艺设计,调整模具壁厚,达到良好效果。通过对原工艺和改进工艺进行模拟对比,模拟结果显示改进工艺可以使辊身与下辊颈快速凝固,整个铸件顺序凝固,从而使缩孔、宏观偏析最重的位置集中在冒口部位。采用底注式切线型内浇道的浇注系统,金属液充型过程平稳。

铸钢件缩松判据的改进

对铸钢件凝固过程数值模拟中通常用的缩松判据G/R进行了改进 ,将金属液的静压力P0 引入到缩松的判据中 ,新的缩松判据为P0 G/R。通过试验证明 ,当P0 G/R≤ 3 0× 10 4Pa (s℃ ) 1/2 /cm时 ,铸钢件中将产生缩松。同时说明以P0 G/R作为铸钢件凝固过程数值模拟中的缩松判据比G/R更加准确。

考虑充型过程的铸钢件缩孔缩松预测研究

采用试验研究与数值模拟相结合的方法，研究了充型过程对铸钢件缩孔缩松分布的影响，提高了缩孔缩松的预测精度。对生产中铸钢件的缩孔缩松分布进行了模拟，模拟结果与实际情况吻合。

铸钢件缩孔缩松判据G/T^(1/2)临界值的实验研究

对广泛用于铸钢件缩孔、缩松预测判据Ｇ／Ｔ临界值进行了实验研究。在本实验条件下，发现对碳素钢及合金钢试验铸件，Ｇ／Ｔ的临界值基本为一常数，受原始合金成分的影响较小，对铸件形状及浇注温度的影响不敏感。

铸钢件凝固模拟中的熔池划分技术

研制了铸钢件凝固过程数值模拟中进行识别多个熔池的技术 ,利用此技术可将铸钢件凝固过程中所形成的多个相互孤立的熔池一一区分开 ;在此基础上 ,能够更加准确地预测由各个孤立的熔池所形成的缩孔 。

连铸坯中心缩孔研究与控制

阐述了连铸坯中心缩孔的形成机理,研究了过热度、拉坯速度、二冷条件、电磁搅拌、轻压下、末端强冷等对缩孔的影响,并归纳总结了部分厂家改善中心缩孔采取的措施,为优化连铸工艺提高铸坯质量提供技术依据。

铸钢锭凝固过程数值模拟和缩孔缩松预测

用有限元法对22t钢锭凝固过程进行了模拟,计算中采用了Galerkin方法和八节点等参数单元,同时考虑钢锭和锭模界面上初期紧密接触和后期气隙形成过程中界面热阻的变化。建立的模型具有通用性,能够处理各种不同类型的边界条件和变热物性参数,用等效凝固收缩量法预测钢锭冒口部位缩孔的位置和大小,用经适当修正后的G/(?)参数(G-温度梯度,R-冷却速度)预测钢锭内部缩松。计算温度与实测温度基本吻合。

阀门铸钢件的缩松、夹杂类缺陷分析及工艺控制

分析了阀门铸钢件可能出现的不同种类夹杂和缩松缺陷的形成机制及工艺控制思路。消除夹杂类缺陷,应采用大孔出流理论设计浇注系统,开放式截面比例,快速浇注,实现大流量低流速平稳洁净的充填;注意脱氧精炼效果,有效净化钢液;加强浇注系统的挡渣功能,包括使用过滤技术等。消除缩松缺陷,应从强化补缩工艺设计入手,采用冒口、冷铁、保温补贴相结合,力求提高冒口补缩效果。

缩松预测判据G/R^(1/2)的试验研究

综合冶金因素和工艺因素的影响,对铸钢件凝固过程产生的缩孔缩松进行了试验研究。确定了G/R^(1/2)判据的临界值,并在生产中得到应用。

Q345B圆形连铸坯中心疏松的成因分析

在Q345B圆形连铸坯的生产过程中出现明显的中心疏松,为此,对连铸坯进行了气体含量和热酸低倍检测,并对连铸坯的凝固过程进行了分析。分析表明,结晶器电磁搅拌强度和末端电磁搅拌强度偏低导致晶粒的形核数量偏少,二次冷却强度偏低导致晶粒的充分长大,晶粒堆砌在液相穴末端,并分割钢液,封闭空间内的钢液在凝固过程中发生体积收缩,会形成相应的小缩孔,在此基础上提出相应的改进措施。

大型垂直定向凝固钢锭凝固过程数值模拟

采用顶注式对20MnMo钢进行定向凝固的试验,通过对试验结果解剖分析得出缩松缩孔缺陷出现的区域范围。同时通过PROCAST软件对试验过程进行了模拟。分析得出的缩松缩孔缺陷产生深度与实际情况基本相符。

铸钢件缩孔缩松预测方法及判据浅析

综述了铸钢件凝固过程缩孔缩松形成机理,对数值模拟预测方法进行了对比分析,提出了适用于铸钢件模拟预测的综合方法。

铸钢件凝固过程计算机模拟技术应用研究

介绍清华大学开发的计算机三维数值凝固模拟软件FT—Star的功能及其在二重集团公司的工艺性试验和应用研究。解决了软件实际应用于铸钢件凝固过程中出现的一些问题,摸索出一些计算经验和规律。对不同铸钢件如何恰当地剖分网格、确定缩孔缩松判据参数、优化补贴工艺设计等都进行了深入研究,保证了计算机数值模拟结果的精确、可靠。实现了铸造缩孔缩松缺陷的预测,避免过去靠经验来进行铸造工艺设计,使工艺设计更具有科学性,大大降低了铸造生产成本。

大型支承辊钢锭数值模拟分析

运用大型商业软件ProCAST对85 t大型钢锭充型和凝固过程的温度场进行了数值模拟,预测了缩松缩孔的分布。模拟结果表明,原工艺冒口的保温效果差,冒口呈"V"形收缩,钢锭缩孔深度大,轴线疏松严重。在此基础上,冒口顶部覆盖一层保温剂,优化后工艺的模拟结果表明,保温剂可显著改善冒口的保温效果,减少缩孔深度,提高钢锭的质量。

大长径比熔铸装药热芯棒凝固工艺优化仿真

为提高大长径比战斗部的熔铸装药质量,采用有限元仿真方法建立了三维装药模型,对熔铸装药过程进行数值模拟。通过分析传统铸装和热芯棒工艺铸装的仿真结果,结合缩孔形成原因和传统热芯棒工艺对装药质量的改善机理,设计出一种多层次优化温度控制的热芯棒,并对改良热芯棒工艺铸装过程进行数值模拟,预测热芯棒改良工艺对装药质量的影响。结果表明:传统热芯棒铸装工艺无法改变药柱径向凝固顺序,在药室宽大处仍然会出现缩孔缩松的疵病,而改良热芯棒工艺通过改善药柱凝固顺序,可以预防缩孔缩松出现,达到了预期要求。

叉车转向桥铸件的铸造工艺优化

介绍了叉车转向桥的铸件结构及技术要求,根据铸件的结构特点,初步制定了2种工艺方案,并利用数值模拟软件Pro CAST进行分析,预测缩孔、缩松在铸件中可能出现的位置,根据模拟分析结果对工艺进行优化,在铸件顶部左右两侧分别加设侧冒口,发现铸件顶部缩凹完全消失,缩孔、缩松缺陷也得到了一定的改善。通过提高浇注温度和浇注速度试验,发现提高浇注温度能明显改善铸件质量,浇注温度为1 400℃时,可获得较佳性能的转向桥铸件,而较大的浇注速度会增大铸件的缺陷趋势。

高质量机床球铁铸件关键铸造工艺及应用

对数控机床球铁立柱件的结构及铸造关键工艺进行综合分析,针对其壁厚不均,厚大部位外部和中心部位的凝固次序差异大,易产生缩松、缩孔和内在质量要求高等一系列问题,采用半封闭的底注式系统,并增加冷铁、溢流等工艺措施,有效地防止了铸件缩孔、缩松等缺陷的产生。生产出合格的球铁铸件,为生产高质量机床球铁铸件产品积累了丰富经验。