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铝合金液态模锻流变充型能力预报模型

常州大学学报（自然科学版） 2021年第5期33卷 15-24页

作者：王营邢书明郑州工程技术学院机电与车辆工程学院河南郑州450044 北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

基于一维流动换热原理,通过谐波法求解一维耦合热传导——热对流方程,得到温度的沿程衰减规律,进而求出流变阻力的沿程增大规律;同时求解压力的沿程衰减规律,结合合金熔体停止流变机理和条件,建立铝合金液态模锻流变充型能力预报模型。... 详细信息

基于一维流动换热原理,通过谐波法求解一维耦合热传导——热对流方程,得到温度的沿程衰减规律,进而求出流变阻力的沿程增大规律;同时求解压力的沿程衰减规律,结合合金熔体停止流变机理和条件,建立铝合金液态模锻流变充型能力预报模型。该模型包含液态模锻工艺参数、材料性能参数及模具结构参数,适用于液相线温度以下的广义半固态合金熔体。采用6066铝合金通过间接液态模锻的阿基米德螺旋线试样长度验证模型的有效性,结果表明:理论结果与实验结果的最大相对偏差为8.2%。与现有的充型能力模型相比,本文的流变充型距离模型在预报精度及适用范围方面有一定的进步性。

关键词：液态模锻充型能力停止流变机理数学模型

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铸造铝硅合金熔炼过程中Ca含量的变化规律

材料导报 2017年第10期31卷 92-95,100页

作者：敖晓辉邢书明于佰水张佳虹郭强王如芬北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 天津立中合金集团有限公司天津300457

以A356回炉料为对象,研究了熔炼温度和保温时间对Ca含量的变化规律。结果表明:Ca含量随着保温时间延长以二次曲线规律逐渐下降,低温时下降速率线性增大,高温时下降速率线性减小。当熔炼温度升高,Ca含量下降速率加快,在760℃熔炼时只经... 详细信息

以A356回炉料为对象,研究了熔炼温度和保温时间对Ca含量的变化规律。结果表明:Ca含量随着保温时间延长以二次曲线规律逐渐下降,低温时下降速率线性增大,高温时下降速率线性减小。当熔炼温度升高,Ca含量下降速率加快,在760℃熔炼时只经过3h就能达到最低含量6×10^(-6)。通过热力学和动力学分析可知,[Ca]主要通过前期被氧化和中后期扩散至熔体表层还原氧化铝的方式降低。温度越高,[Ca]与氧化铝开始反应的时间越短。在660~720℃熔炼初期,Ca氧化速率随温度变化满足K=578 749exp[-176 500/(RT)]规律。

关键词： Ca含量熔炼温度保温时间热力学动力学

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挤压铸造工艺参数的设计准则

特种铸造及有色合金 2015年第6期35卷 576-579页

作者：邢书明鲍培玮于佰水李春奎北京交通大学机械与电子控制工程学院吉林冠通汽车配件有限公司

通过对挤压铸造过程凝固和流变行为的分析,提出了密实比压、保压时间、浇注量以及挤压力4个关键工艺参数的设计准则和相应的设计计算公式。密实比压必须大于挤压合金熔点附近的流变应力与沿补缩通道流变的压力降之和,或者挤压力的有效... 详细信息

通过对挤压铸造过程凝固和流变行为的分析,提出了密实比压、保压时间、浇注量以及挤压力4个关键工艺参数的设计准则和相应的设计计算公式。密实比压必须大于挤压合金熔点附近的流变应力与沿补缩通道流变的压力降之和,或者挤压力的有效补缩距离大于热节位置与加压位置的距离,或者热节位置(最后凝固部位)的比压始终大于零,否则就会出现收缩缺陷;保压时间约等于最后凝固位置的凝固时间与开始加压时间之和,否则会出现收缩缺陷或裂纹缺陷;浇注量必须大于考虑了金属熔体的体收缩和工艺余料的临界浇注量,同时还要小于压室的有效容积,否则会出现不能完整成形的缺陷。挤压力应大于密实压力、压头运动过程的阻力以及凝固壳发生切变流动的剪切抗力或发生拉伸流动的拉伸抗力之和,否则可能出现不能成形或存在收缩缺陷。这些准则在钢铁材料和铝合金的挤压铸造实践中被证明有效可行。

关键词：挤压铸造工艺参数设计规范

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反向挤压铸造大型轮毂杂质元素偏析行为研究

特种铸造及有色合金 2021年第3期41卷 265-269页

作者：邢书明王永生刘鑫侯景路北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 北京北方车辆集团有限公司热加工分厂天津金汇通自行车有限公司

杂质元素的偏析是导致大型关键结构件异常失效破坏的重要因素。针对反向挤压铸造A356.2铝合金大型轮毂,研究了P、Ca、Zn、Pb、Cu、Fe、Zr、Mn等杂质元素的偏析程度、偏析位置和偏析类型。结果表明,挤压铸造过程中持压凝固阶段的流变行... 详细信息

杂质元素的偏析是导致大型关键结构件异常失效破坏的重要因素。针对反向挤压铸造A356.2铝合金大型轮毂,研究了P、Ca、Zn、Pb、Cu、Fe、Zr、Mn等杂质元素的偏析程度、偏析位置和偏析类型。结果表明,挤压铸造过程中持压凝固阶段的流变行为对杂质元素的偏析会产生重要影响。发现了3种偏析:沿流变补缩通道分布的"通道偏析"、在变形死区的"零流变偏析"以及Ca和Cu的"密度偏析"。这些杂质元素的偏析程度依偏情况为:Zn、Pb、P是严重偏析元素,偏析比高于0.3,偏析级别达4级;Ca属于偏析较重的元素,偏析比为0.2~0.3,偏析级别为3级;Fe、Cu、Mn、Zr等杂质元素都属于偏析较轻的元素,偏析比为0.1~0.2,偏析级别为1~2级。各杂质元素的偏析位置受凝固顺序、流变状态和空间位置所控制,凸模(压头)下方的中心位置(零流变区)和反向充填的局部热节位置是k0<1杂质元素的集聚区,反向充填的最远位置反而是杂质元素贫乏的位置。

关键词：铝合金轮毂挤压铸造杂质元素偏析

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压力成形轮形件的非均质现象

北京交通大学学报 2015年第4期39卷 1-6页

作者：邢书明郭莉军刘文鑫葛素静北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 河北立中有色金属集团有限公司河北保定071000

以A356铝合金车轮为例,研究低压铸造、铸旋和挤压铸造3种压力成形工艺下轮形件的组织和性能不均匀现象.结果表明:压力成形轮形件的非均质程度随着压力的提高而减轻,但是非均质的分布随着压力所用方式和压力的高低而变得更加复杂,加压铸... 详细信息

以A356铝合金车轮为例,研究低压铸造、铸旋和挤压铸造3种压力成形工艺下轮形件的组织和性能不均匀现象.结果表明:压力成形轮形件的非均质程度随着压力的提高而减轻,但是非均质的分布随着压力所用方式和压力的高低而变得更加复杂,加压铸造轮形件的晶粒度和力学性能沿径向和纵向都表现出非单调的变化规律;加压成形条件下,显微组织的细化机理包括冷速细化、压力细化和流变细化,细化效果随压力增大而增大;在挤压铸造、铸旋和低压铸造3种工艺中,挤压铸造轮形件的组织和力学性能均匀性最好,低压铸造最差.

关键词：非均质现象轮形件低压铸造铸旋挤压铸造

A356铝合金轮毂挤压铸造的不均质性模拟及验证

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特种铸造及有色合金 2015年第7期35卷 726-729页

作者：刘文鑫邢书明葛素静马春江北京交通大学机械与电子控制工程学院河北立中有色金属集团有限公司天津立中车轮有限公司

对挤压铸造A356铝合金汽车轮毂进行了模拟。根据轮毂不同位置的凝固时间,分析得出了轮毂不同位置的凝固方式,并试验研究了挤压铸造下轮毂不同位置的组织不均匀性。得出轮毂不同位置的组织与凝固方式的关系:急冷区的凝固方式为逐层凝固,... 详细信息

对挤压铸造A356铝合金汽车轮毂进行了模拟。根据轮毂不同位置的凝固时间,分析得出了轮毂不同位置的凝固方式,并试验研究了挤压铸造下轮毂不同位置的组织不均匀性。得出轮毂不同位置的组织与凝固方式的关系:急冷区的凝固方式为逐层凝固,晶粒尺寸与组织分布较为均匀;压力结晶区的凝固方式为同时凝固,组织分布均匀,晶粒圆整;急冷区和压力结晶区之间的区域的凝固方式属于糊状凝固,晶粒尺寸与组织分布不均匀,共晶Si大量偏聚在晶界处。

关键词：挤压铸造轮毂不均质性模拟

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消失模液锻中气隙压力和气流速度的计算分析

北京交通大学学报 2013年第6期37卷 34-38页

作者：宾仕博邢书明鲍培玮郭莉军北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

通过计算分析了消失模液锻制备颗粒增强金属基复合材料中,附带的增强颗粒泡沫载体与金属液作用后产生的气隙压力和气流速度,然后在消失模液锻TiC/ZG270-500实验中测量气隙压力和气流速度值,并探讨液锻工艺参数对气隙压力和气流速度的影... 详细信息

通过计算分析了消失模液锻制备颗粒增强金属基复合材料中,附带的增强颗粒泡沫载体与金属液作用后产生的气隙压力和气流速度,然后在消失模液锻TiC/ZG270-500实验中测量气隙压力和气流速度值,并探讨液锻工艺参数对气隙压力和气流速度的影响规律.实验结果表明:气隙压力和气流速度随充型速度、浇注温度、内浇口与排气孔横截面积比呈递增趋势,但均不随成形压力变化.此外,气流速度还随排气孔与型腔横截面积比增大而增大,气流速度随工艺参数变化趋势较平缓.

关键词：消失模液锻颗粒增强金属基复合材料泡沫载体气隙压力气流速度

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废杂铝再生合金化工序的能效模型研究

特种铸造及有色合金 2016年第3期36卷 228-233页

作者：敖晓辉邢书明王如芬李志琴郭强北京交通大学机械与电子控制工程学院天津立中合金集团有限公司

建立了废杂铝再生合金化工序的能效理论模型,研究了当调整不同种类合金元素含量时工艺参数对合金化能效的影响,并结合燃气消耗模型得出了不同合金化工艺的最小燃气供给量。结果表明,当调整某元素的相同含量时,补料操作比冲淡操作合金化... 详细信息

建立了废杂铝再生合金化工序的能效理论模型,研究了当调整不同种类合金元素含量时工艺参数对合金化能效的影响,并结合燃气消耗模型得出了不同合金化工艺的最小燃气供给量。结果表明,当调整某元素的相同含量时,补料操作比冲淡操作合金化能效更高,补料使用的中间合金中目标元素含量越高,则合金化工序能效越高,加入同质量的Si元素比任何其他元素的合金化能效都低。通过优化燃气供给方式,使合金化工序完成时熔体温度恰达到要求温度,此时合金化能效最高。

关键词：废杂铝合金化能效工艺参数

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45钢阀体挤压铸造模具设计

特种铸造及有色合金 2006年第7期26卷 433-436页

作者：张密兰邢书明肖黎明刘文张琳鲍培玮北京交通大学

45钢阀体挤压铸造模具设计为组合式模具。模具的模芯和冲头采用性能较高的H13钢，模套及定位结构部分采用45钢或40Cr钢。成形设备采用专用的挤压铸造液压机，最大挤压力为1500kN，最大锁模力为2000kN。上、下冲头取2。的起模斜度，侧冲... 详细信息

45钢阀体挤压铸造模具设计为组合式模具。模具的模芯和冲头采用性能较高的H13钢，模套及定位结构部分采用45钢或40Cr钢。成形设备采用专用的挤压铸造液压机，最大挤压力为1500kN，最大锁模力为2000kN。上、下冲头取2。的起模斜度，侧冲头取了0．5。的起模斜度，冲头速度为0．30～0．35m／s。顶出方式采用下冲头上行直接顶出，冲头与模具之间的单边配合间隙取0．16～0．2mm。采用管道式冷却和插管式冷却相结合，对模具受到较大热应力的部分进行冷却。为了保证制件高度方向的精度，在分型面十字方位上开设有4个溢流槽。为了提高模具的抗熔焊能力，采用自制的硅藻土类绝热涂料，喷涂厚度为0．2～0．5mm。

关键词： 45钢挤压铸造工艺设计模具设计阀体