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高温合金精密铸造工艺快速仿真平台与应用

特种铸造及有色合金 2024年

作者：曹仁臣郭钊丁正一吴文云黄震包超君秦蓉汪东红上海工程技术大学材料科学与工程学院中国航发南方工业有限公司上海交通大学材料科学与工程学院上海市先进高温材料及其精密成形重点实验室嘉善鑫海精密铸件有限公司东方电气集团东方汽轮机有限公司清洁高效透平动力装备全国重点实验室

针对精密铸造数值模拟中存在工艺参数操作繁琐、仿真效率低、系统性总结匮乏的问题，构建了基于浇注面定位技术和自动化仿真流程技术的高温合金精密铸造工艺快速仿真平台。该平台集成了从CAD设计到CAE仿真的过程，融合了浇注系统参数化... 详细信息

针对精密铸造数值模拟中存在工艺参数操作繁琐、仿真效率低、系统性总结匮乏的问题，构建了基于浇注面定位技术和自动化仿真流程技术的高温合金精密铸造工艺快速仿真平台。该平台集成了从CAD设计到CAE仿真的过程，融合了浇注系统参数化、铸造工艺参数设计、仿真结果动态显示和仿真报告下载等功能，建立了10类仿真模版和237套模型库，实现了自动化快速仿真。以某动力涡轮机匣为例，利用该平台构建仿真模型、参数设计变量和结果预测优化指标进行仿真计算。模拟预测分析结果与实际生产缺陷一致，仿真效率提高89.8%。

关键词：精密铸造铸造工艺快速仿真模版库

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熔模铸造工艺集成计算平台开发与应用

特种铸造及有色合金 2024年第7期44卷 923-927页

作者：魏鹏啸郭钊丁正一吴文云包超君秦蓉汪东红中国航发南方工业有限公司成都611730 上海交通大学材料科学与工程学院上海市先进高温材料及其精密成形重点实验室上海200240 上海工程技术大学材料科学与工程学院上海201620 嘉善鑫海精密铸件有限公司嘉兴314101 东方电气集团东方汽轮机有限公司清洁高效透平动力装备全国重点实验室德阳618029

目前,熔模铸造工艺优化主要依托于经验试错,存在寻优周期长、人力成本高、操作效率低且缺乏算法优化等问题。构建了基于ProCAST有限元仿真软件和多任务批处理技术的熔模铸造工艺集成计算平台,该平台集成了试验设计算法(DOE)、有限元仿... 详细信息

目前,熔模铸造工艺优化主要依托于经验试错,存在寻优周期长、人力成本高、操作效率低且缺乏算法优化等问题。构建了基于ProCAST有限元仿真软件和多任务批处理技术的熔模铸造工艺集成计算平台,该平台集成了试验设计算法(DOE)、有限元仿真、结果数据自动读写提取、近似模型构建、多目标优化协同工作等功能。以涡轮导向器为例,铸件缩松量为目标值,浇注温度、环境温度、热辐射率为设计变量,实现了铸造工艺-缺陷快速仿真集成优化。与传统仿真优化相比,使用集成计算平台效率提升了91.66%。

关键词：材料基因工程集成计算材料工程智能铸造材料信息学

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熔模铸造车间数据采集与生产智能预测

特种铸造及有色合金 2024年第1期44卷 135-140页

作者：闫学顺汪东红吴文云官邦姜淼邱慧慧龚潜海疏达上海工程技术大学材料工程学院上海201620 上海交通大学上海市先进高温材料及其精密成形重点实验室上海201620 嘉善鑫海精密铸件有限公司嘉兴314100 湖州鼎盛机械科技股份有限公司湖州313013 浙江佳力风能技术有限公司杭州311200

针对熔模铸造企业车间设备种类多,数据传输协议和存储结构不统一,异构数据采集困难、采集的数据杂乱缺失等问题,提出一种车间生产和设备资源的数据采集与管理框架。基于车间多源异构数据感知处理策略,设计车间数据传输路线,解决设备间... 详细信息

针对熔模铸造企业车间设备种类多,数据传输协议和存储结构不统一,异构数据采集困难、采集的数据杂乱缺失等问题,提出一种车间生产和设备资源的数据采集与管理框架。基于车间多源异构数据感知处理策略,设计车间数据传输路线,解决设备间数据交互差、感知处理困难的特点。结合主成分分析(PCA)和长短期神经网络(LSTM)算法,建立车间生产变化规律预测模型,完成车间数据处理和分析预测。最终,利用车间数据采集与管理框架,实现了28项工艺及现场数据的采集,且最小采集间隔时间可达1 000 ms,单日采集数据可达5×10~5条。建立车间铸件产量预测模型,平均绝对误差为0.046 2%,决定系数为0.915 2,模型具有良好的泛化性。

关键词：铸造车间数据采集神经网络熔模铸造

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空心叶片陶瓷型芯注射成形尺寸精度控制

特种铸造及有色合金 2022年第5期42卷 647-651页

作者：弓成美琪汪东红吴文云祝国梁疏达付超上海工程技术大学材料工程学院上海交通大学材料科学与工程学院上海市先进高温材料及其精密成形重点实验室上海电气集团股份有限公司中央研究院

陶瓷型芯的尺寸精度直接影响空心叶片蜡模的壁厚。应用燃气轮机大尺寸单晶叶片陶瓷型芯注射成型数值模拟方法,预测了陶瓷型芯充填过程、体积收缩率与翘曲变形;基于试验设计,建立了注射参数与平均尺寸收缩率的数据模型。结果显示,各工艺... 详细信息

陶瓷型芯的尺寸精度直接影响空心叶片蜡模的壁厚。应用燃气轮机大尺寸单晶叶片陶瓷型芯注射成型数值模拟方法,预测了陶瓷型芯充填过程、体积收缩率与翘曲变形;基于试验设计,建立了注射参数与平均尺寸收缩率的数据模型。结果显示,各工艺参数对平均体积收缩率的影响顺序为:注射温度>保压压力>注射速率,最优注蜡工艺参数:保压压力为3.483 MPa,注射温度为139.84℃,注射速率为258.60 cm^(3)/s,陶瓷型芯尺寸精度达到CT3级。

关键词：陶瓷型芯注射参数数值模拟尺寸精度

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单晶空心涡轮叶片凝固过程变形数值模拟研究

特种铸造及有色合金 2022年第8期42卷 951-955页

针对燃气轮机空心涡轮叶片在定向凝固过程中应力、应变复杂,导致铸件尺寸超差的问题,基于ProCAST软件,模拟了大尺寸单晶叶片定向凝固的变形过程,研究了不同工艺下的涡轮叶片应力场与位移场,分析了铸造工艺参数对叶片尺寸变形的影响。结... 详细信息

针对燃气轮机空心涡轮叶片在定向凝固过程中应力、应变复杂,导致铸件尺寸超差的问题,基于ProCAST软件,模拟了大尺寸单晶叶片定向凝固的变形过程,研究了不同工艺下的涡轮叶片应力场与位移场,分析了铸造工艺参数对叶片尺寸变形的影响。结果发现,浇注温度为1530℃和抽拉速率为5 mm/min时,选取的叶片截面变形量最小。叶片变形尺寸预测可为尺寸精度控制提供指导。

关键词：空心叶片定向凝固尺寸变形数值模拟

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Sn-Zn系无铅钎料研究

Sn-Zn系无铅钎料研究

作者：吴文云吉林大学

学位级别：硕士

为保护环境,响应电子产品无铅化封装的世界潮流,在综合考虑无铅钎料的熔点、工艺性、可靠性、成本等因素的基础上,以Sn-Zn 系合金为试验对象,分析了基本组元含量变化对钎料润湿性、力学性能和微观组织的影响,确定无铅钎料的基础成分。... 详细信息

为保护环境,响应电子产品无铅化封装的世界潮流,在综合考虑无铅钎料的熔点、工艺性、可靠性、成本等因素的基础上,以Sn-Zn 系合金为试验对象,分析了基本组元含量变化对钎料润湿性、力学性能和微观组织的影响,确定无铅钎料的基础成分。试验表明,单纯的Sn-Zn 二元系合金性能较差,分别添加适量的合金元素Bi 和Ag,系统研究了其对钎料的组织、润湿性、力学性能和抗腐蚀性等的影响。结果表明,Bi 能够降低钎料的熔点,提高钎料的润湿性、接头抗腐蚀性和剪切强度,但同时使接头延伸率下降;Sn-Zn-Bi 系无铅钎料组织由富Sn 相、富Zn 相和Bi 的析出物构成,与铜母材发生界面反应生成Cu5Zn8和Cu6Sn5两种化合物。Ag能够提高钎料的润湿性、接头抗腐蚀性和延伸率,但使接头抗剪切强度略有下降;Sn-Zn-Ag 系无铅钎料组织由富Sn 相、富Zn 相和AgZn3 化合物相构成。以合金元素为因素,钎料性能为指标,进行了多因素多目标的二元回归正交组合设计,建立了无铅钎料成分与性能的数学模型,确定Sn-Zn-Bi 无铅钎料的含Zn 量和含Bi 量应分别控制在8%%和3%%。

关键词： Sn-Zn 无铅钎料组织润湿性力学性能抗腐蚀性优化设计

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基于深度学习的铝合金轮毂铸件图像缺陷检测

特种铸造及有色合金 2023年第4期43卷 457-463页

作者：闫学顺汪东红吴文云姜淼邱慧慧龚潜海疏达上海工程技术大学材料科学与工程学院上海201620 上海交通大学材料科学与工程学院上海200240 嘉善鑫海精密铸件有限公司湖州鼎盛机械科技股份有限公司浙江佳力风能技术有限公司

基于传统X射线图像的铝合金轮毂铸件缺陷检测方法存在人工检测效率低、误检率高、检测精度较差等问题,提出一种基于深度学习的铝合金轮毂铸件图像缺陷检测方法。通过引入直方图均衡化方法,实现533组铝合金铸件X射线图像缺陷特征增强;同... 详细信息

基于传统X射线图像的铝合金轮毂铸件缺陷检测方法存在人工检测效率低、误检率高、检测精度较差等问题,提出一种基于深度学习的铝合金轮毂铸件图像缺陷检测方法。通过引入直方图均衡化方法,实现533组铝合金铸件X射线图像缺陷特征增强;同时基于Mosaic数据增广策略随机生成含有多尺度不同缺陷类型的新图像数据,提升图像的复杂度;修改了YOLOv5主干网络,引入SENet注意力机制模块对输入特征图的重要通道进行特征提取增强。结果表明,该方法对铸件缺陷平均检测精度(mAP)达到了99.6%,对比YOLOv3、YOLOv4以及YOLOv5主流算法,平均检测精度分别提升了9%、5.1%、4.2%。相较于原网络模型,常见的4种类型(气孔、缩松、裂纹、夹杂)铸件缺陷平均检测精度提升了10.83%。该方法具有更好的泛化能力,可实现铸件多类型缺陷的自动检测,能够满足工业实际需求。

关键词：铝合金铸件缺陷检测深度学习 X射线图像注意力机制

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曳引轮铁型覆砂铸造过程温度场数值模拟与精度提升

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铸造 2023年第10期72卷 1260-1266页

作者：胡学帅汪东红吴文云朱国夏小江邱仲华黄列群疏达上海工程技术大学材料工程学院上海201620 上海交通大学材料科学与工程学院上海市先进高温材料及其精密成形重点实验室上海200240 浙江省机电设计研究院有限公司浙江杭州310051 湖州鼎盛机械制造有限公司浙江湖州313000

铁型覆砂铸造过程中工艺参数难控制、传热复杂,为了提升温度场数值模拟计算精度,提出“精确模型-精确工艺参数”的数值模拟前处理方法:根据本工艺特有的模型变厚度工艺设计,对铁型、覆砂层、铸件、浇注系统等进行精确几何建模,使用ProC... 详细信息

铁型覆砂铸造过程中工艺参数难控制、传热复杂,为了提升温度场数值模拟计算精度,提出“精确模型-精确工艺参数”的数值模拟前处理方法:根据本工艺特有的模型变厚度工艺设计,对铁型、覆砂层、铸件、浇注系统等进行精确几何建模,使用ProCAST数据库计算材料热物性参数,采用ProCAST的反算模块反向求解得到温度函数的界面换热系数,将随温度变化的参数代替恒定值参数作边界条件。本文以某型曳引轮为例,针对优化浇冒系统后仍存在的细微缺陷,使用上述精确前处理方法,铸件内部缩松、缩孔缺陷及孤立液相区消失,冒口处缩松缩孔体积减少5.2%,经实际生产验证模拟计算精度获得提高。

关键词：铁型覆砂温度场模拟工艺优化界面换热系数反算优化

Bi、Ag对Sn-Zn无铅钎料性能与组织的影响

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中国有色金属学报 2006年第1期16卷 158-163页

作者：吴文云邱小明殷世强孙大谦李明高吉林大学材料科学与工程学院长春130025

研究了Bi、Ag对Sn-9Zn无铅钎料系统润湿性、接头力学性能及微观组织的影响。结果表明:Sn-9Zn无铅钎料的润湿性较差,添加适量的Bi有助于提高钎料的润湿性和接头剪切强度,但同时也使接头的塑性降低;添加适量的Ag能明显改善钎料的润湿性和... 详细信息

研究了Bi、Ag对Sn-9Zn无铅钎料系统润湿性、接头力学性能及微观组织的影响。结果表明:Sn-9Zn无铅钎料的润湿性较差,添加适量的Bi有助于提高钎料的润湿性和接头剪切强度,但同时也使接头的塑性降低;添加适量的Ag能明显改善钎料的润湿性和接头塑性,但Ag的质量分数超过1.5%时会降低钎料润湿性和接头剪切强度。Sn-9Zn-Bi系无铅钎料组织由富Sn相、富Zn相及Bi的析出物组成;Sn-9Zn-Ag系无铅钎料组织由富Sn相、富Zn相及AgZn3化合物组成。

关键词： Sn-Zn无铅钎料微观组织润湿性能力学性能