ZL114A框架铸件铸造工艺研究

针对ZL114A合金框架铸件的特点,分析了框架铸件铸造工艺要点,开展了ZL114A合金成分优化、合金组织细化、熔体处理、铸件铸造工艺方案设计、铸造CAE数值仿真技术及铸件热处理变形控制技术的研究。研制结果表明:通过采用高纯原料、合金成分优化、合金组织细化、合金熔体纯净化处理、热处理制度优化,使ZL114A合金的性能大幅度提高;铸件采用低压浇注方法,缝隙式浇注系统,厚大部位放置冷铁的铸造工艺,研制出的铸件内部质量优良,达到设计要求;通过设计热处理工装对框架支架铸件热处理淬火尺寸变形进行控制,结合采用液压静压力校正工艺,使铸件尺寸达到设计要求。

热等静压对铝合金铸件组织和性能的影响

试验研究了ZL114A铝合金砂型壳体铸件热等静压(540℃,120 MPa,2 h)前后铸件缺陷级别、组织、性能的变化,分析探讨了铝合金铸件热等静压(HIP)过程缺陷消除的机制。结果表明,铸件经热等静压可以消除铸件内部的封闭疏松缺陷,提高铸件的致密度,大幅提高铸件的伸长率和疲劳性能;热等静压消除疏松缺陷的机制是铸件在高温下铝合金屈服强度变低,高压下铝合金变形蠕变使疏松孔洞崩塌愈合、通过扩散连为一体。

数值模拟在铝铜合金低压铸造工艺中的应用

以某厚大ZL205A合金铸件为例,采用数值模拟的方法对铸件低压铸造工艺中充型和凝固过程进行模拟,分析了充型及凝固过程中温度场的变化,并按模拟结果进行了生产,结果获得了优质的铸件。

分散性疏松对ZL2O5A铝合金铸件的影响

本文研究了分散型疏松级别与铝合金铸件力学性能的关系。研究结果表明：铸件的力学性能与分散型疏松级别之间存在线性关系，即随着疏松等级的增加，力学性能在下降。

ZL114A铝合金油路壳体低压铸造工艺研究

研究了低压铸造生产ZL114A铝合金油路壳体铸件中合金成分优化、晶粒细化变质以及熔体净化对ZL114A力学性能和微观组织的影响,并采用ProCAST软件对壳体铸造工艺和铸造过程进行了模拟优化。结果表明,成分优化、晶粒细化以及合金熔体纯净化处理可有效改善ZL114A合金的微观组织,使铸件局部力学性能超过技术指标要求;采用缝隙式浇注系统,配合厚大部位放置冷铁,可有效改善铸件内部质量,减少缩松缺陷。

基于数值模拟的优质铝合金铸件工艺优化

采用数值模拟软件ProCAST模拟并优化了壳体铸件的铸造工艺,同时通过实际生产对比模拟结果。结果表明,模拟结果能较好地反映铸件铸造工艺实际情况,从而验证了ProCAST软件能为铸件铸造工艺优化设计提供技术支持。

铸造工艺对ZL114A铝合金铸件性能的影响

通过试验和数值模拟方式研究了重力铸造和低压铸造两种浇注方式对ZL114A铝合金平板铸件组织和性能的影响。结果表明,在熔炼工艺、热处理工艺相同的情况下,低压铸造铸件的力学性能均高于重力铸造铸件的性能,特别是伸长率明显;重力铸造条件下,铝液充型过程金属液易产生紊流,引起双层氧化膜裹着气泡卷入铸件使铸件产生缩松和气孔,其是试样断裂的裂纹源;重力铸造时由于缺乏有效补缩压力,铸件内部有明显缩松缺陷;低压铸造可以使金属液平稳充型,铸件中不会卷入双层氧化膜,而且铸件无明显缩松缺陷。

ZL205A支臂重力铸造工艺研究

某机载电子设备支臂铸件选用ZL205A合金,结合支臂铸件结构特性及合金工艺性能,选用树脂砂重力铸造工艺。借助ProCAST软件对ZL205A支臂铸件流场、温度场与固相率进行了仿真计算优化,确定了最佳工艺参数,实现了支臂铸件自外向内与自下而上的顺序凝固,研制出了ZL205A支臂铸件。经T6热处理,ZL205A支臂铸件肋板本体剖切平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别为485 MPa、430 MPa与7.8%。

精炼工艺对ZL101A铝合金熔体质量的影响

比较了常见的几种铝合金精炼工艺的除气、除渣效果及其对熔体质量的影响。结果表明,采用C_2Cl_6和旋转喷吹Ar气复合精炼工艺的除气效果最佳,镁元素烧损在可控范围内,同时浇注的铸件也具有良好的综合性能。

3D打印蜡模快速制造ZL114A铸件凝固收缩率研究

通过3D打印蜡模、熔模型壳与ZL114A合金凝固尺寸测试,构建了蜡模3D打印尺寸与铸件理论尺寸的数学关系,实现了铸件HB6103-2004中CT6~CT7级的精度。选用低压浇注工艺,以ZL114A主框与舱罩铸件为主体进行试验,本体平均抗拉强度、屈服强度与伸长率分别达到了341 MPa、263 MPa与6.1%,断裂机制为典型的韧窝断裂。

大型环类铝合金铸件结构与工艺设计

以大型环类铝合金铸件为研究对象,通过铸件结构优化设计、合金体系选择与凝固收缩率参数优化,结合FDM/FEM数值仿真工艺,优化完成了环类铸件浇注系统的优化设计;采用分级熔炼与精炼除气工艺,氧化夹渣密度由(12~15)个/cm^2降至(2~3)个/cm^2,平均直径由2.6mm减至0.4mm;选用复合晶粒细化剂后晶粒尺寸由176μm降至68μm,合金的抗拉强度提高8%~10%,伸长率增加约60%;基于多级固溶时效热处理ZL114A合金的抗拉强度、屈服强度与伸长率分别达到了360 MPa、310 MPa与8.2%,ZL205A合金对应力学性能分别为520 MPa、460 MPa与7.4%,断口均为典型韧窝断裂。经深冷处理后,环类铸件内部残余应力峰值可由140~250 MPa降至50~105 MPa,高向与径向加工精度可提高约180%,合金T6态抗拉强度提高约20~30 MPa,伸长率提升2%~3.5%。

Al-6.5Mg合金的组织与力学性能

采用金相电镜、扫描电镜、EDS能谱分析、拉伸性能测试与JMat-Pro材料仿真软件等测试分析手段,研究了Al-6.5Mg合金铸态与退火热处理态下的微观组织与力学性能。结果表明,Al-6.5Mg合金铸态晶粒尺寸约为90μm,平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与断面收缩率分别为228 MPa、131.7 MPa、31.9%与39%,铸态断口形貌呈现为典型的韧窝断裂。经500℃×24h与520℃×24h退火热处理后,合金材料的屈服强度、伸长率与断面收缩率保持不变,抗拉强度分别提升了23.2%与24.2%,为281MPa与283MPa,断口形貌仍呈现为韧窝断裂;受退火过程热力学驱动,晶粒内部与晶界处的Mg元素摩尔分数略有增加。

熔模铸造薄壁复杂锥形壳体的重力充型工艺

某薄壁复杂锥形壳体铸件选用ZL205A合金,结合其凝固特性与壳体铸件结构成形性分析,采用熔模铸造,底注式重力充型。借助FEM有限元仿真计算,分析了凝固充型场、温度场与固相析出分布场。结果表明,底注式重力充型工艺,锥形壳体铸件总充型时间为21s,完全凝固冷却与固相析出时间分别为374s与424s,同时实现了锥形壳体铸件自下而上的顺序凝固;铸态与T5热处理态的平均晶粒尺寸分别为112μm与94μm,中间肋板区域本体试样T5热处理态的平均抗拉强度、屈服强度、伸长率与硬度(HBS)分别为453 MPa、400 MPa、8.9%与114,满足了设计技术指标。