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某铝合金筒形薄壁铸件抗变形工艺研讨

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模具制造 2024年第4期24卷 140-142,145页

作者：郭振华杨明军付英杰贵州航天风华精密设备有限公司贵州贵阳550000

为了降低某筒形铸件的热处理变形量,采用了端框不变+添加抗变形工装、端框加厚+不添加工装、端框加厚+添加抗变形工装3种不同的方案进行比较,发现端框加厚+不添加工装这种方案下该铸件椭圆度和轴线偏移变化在1mm,能够满足后续的要求。

关键词：筒形铸件变形量椭圆度轴线偏移

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ZL205A铸件低压铸造热裂形成的微观机制及预测判据

ZL205A铸件低压铸造热裂形成的微观机制及预测判据

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作者：王明杰哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

高强铸造铝合金ZL205A因其优异的性能而被广泛应用于国家支柱行业中,但在低压铸造过程中总会出现不同程度的热裂缺陷,尤以筒形铸件最为严重。可见筒形铸件作为一类常见的铸件类型,其特殊的几何特征为热裂缺陷的产生创造了有利条件,因此... 详细信息

高强铸造铝合金ZL205A因其优异的性能而被广泛应用于国家支柱行业中,但在低压铸造过程中总会出现不同程度的热裂缺陷,尤以筒形铸件最为严重。可见筒形铸件作为一类常见的铸件类型,其特殊的几何特征为热裂缺陷的产生创造了有利条件,因此研究筒形铸件的热裂缺陷,对于明确铸件几何特征对铸造缺陷的影响规律具有重要意义,为工程师在铸件几何特征上寻找铸造缺陷的控制方法具有实际指导性意义。基于数值模拟技术研究了筒形铸件几何特征与凝固过程中应力场的变化规律,发现受阻因子能表征筒形铸件在凝固过程中的受阻情况,筒形铸件最大有效应力随着受阻因子的减小而逐渐增加,当受阻因子为0.0784时,筒形铸件立筒中心位置最大有效应力达到130.96MPa。筒形铸件的模数表征筒形铸件的凝固时间和补缩情况,筒形铸件最大有效应力随着模数的增加逐渐减小,当模数为22.7273mm时,筒形铸件最大有效应力仅为25.42MPa。基于低压铸造浇注实验,研究了低压铸造工艺参数对筒形铸件热裂形成特征的影响,发现筒形铸件热裂纹长度随着增压压力的增加,呈现出先减小后增大的趋势,热裂倾向最大的区域在立筒区和内外冷铁区,其中横向裂纹由于轴向拉应力所致,纵向裂纹为径向拉应力所致。砂芯强度对筒形铸件热裂行为具有显著影响,热裂纹长度随着砂型强度的增加,逐渐增大,使用呋喃树脂砂芯能够显著降低筒形铸件的热裂倾向。基于分子动力学方法研究了ZL205A合金在原子尺度的热裂微观机理,发现高温下合金体系中均匀分布的无序结构在应力作用下不断运动、聚集,并萌生于局部原子应力和原子能量相对较大的位置,在拉应力作用下沿着与拉伸应力垂直的方向进行扩展,应力诱发周围的有序原子会在应力的作用下迅速向无序原子转变,直至合金体系断裂失效为止。通过低压浇注实验初步建立了包含筒形铸件几何特征和工艺特征的ZL205A合金筒形铸件热裂信息数据库,利用BP神经元网络对影响筒形铸件热裂行为的多元非线性因素进行拟合,建立了基于数据驱动的ZL205A筒形铸件热裂预测判据,通过筒形铸件实际信息对预测判据进行验证,均方误差为32.538。

关键词： ZL205A合金筒形铸件低压铸造热裂机理预测判据

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凝固条件与Cu元素对A357合金筒形件组织及力学性能影响

凝固条件与Cu元素对A357合金筒形件组织及力学性能影响

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作者：周楠哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

本文采用低压铸造的方法浇注A357合金筒形铸件，在此基础上研究不同凝固条件、Cu元素对筒形铸件组织及力学性能的影响。研究了不同壁厚对A357合金筒形铸件的组织与力学性能的影响。在铸态下，壁厚越大的铸件其二次枝晶间距越大、共晶Si... 详细信息

本文采用低压铸造的方法浇注A357合金筒形铸件，在此基础上研究不同凝固条件、Cu元素对筒形铸件组织及力学性能的影响。研究了不同壁厚对A357合金筒形铸件的组织与力学性能的影响。在铸态下，壁厚越大的铸件其二次枝晶间距越大、共晶Si的分布越不均匀，共晶Si的纵横比越大。壁厚越大，铸件的变质效果越差。在筒形铸件中二次枝晶间距对铸件的抗拉强度影响很大，共晶Si的圆度对铸件的塑性影响较大，使壁厚大的铸件抗拉强度与延伸率急剧下降，尤其是延伸率下降幅度大。砂型铸造20mm厚铸件铸态抗拉强度为143MPa，而砂型铸造10mm厚铸件抗拉强度为173MPa，延伸率由3%提高到7%。T6热处理后，壁厚越大的铸件，共晶Si的球化效果越差。经过T6处理后砂型铸造20mm厚铸件抗拉强度为243MPa，10mm厚铸件抗拉强度达到283MPa，提高了约25%。研究了冷铁对A357合金筒形铸件的组织与力学性能的影响，采用施加冷铁的方法提高铸件的凝固速度，在其他条件相同的前提下，施加冷铁固溶后共晶Si的球化程度与成分的均匀化程度大幅度提高。在铸态时20mm施加冷铁抗拉强度为176MPa而20mm砂型冷却抗拉强度为143MPa，延伸率由9%下降到3%。经过T6热处理后20mm施加冷铁抗拉强度为316MPa而20mm砂型冷却抗拉强度为243MPa，延伸率由8.9%下降到3.2%。热处理后可显著提高A357筒形铸件的力学性能。、在低压铸造筒形件中，有着明显的位置关系，在冷却速度较快的铸件中，近浇口处力学性能高于远浇口处;在冷却速度较慢的铸件中，远浇口处的力学性能低于近浇口处力学性能。微量的Cu元素对A357合金力学性能有着一定的影响，在铸态下微量的Cu元素可略微提高铸件的抗拉强度与延伸率，对延伸率的影响较大，筒形铸件T6处理后抗拉强度有着明显的提高。

关键词： A357合金筒形铸件壁厚冷铁位置关系 Cu元素力学性能

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ZL205A薄壁筒形件铸造过程变形及控制

ZL205A薄壁筒形件铸造过程变形及控制

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作者：程卫鑫哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

本文以ZL205A应力框为研究对象,利用Pro CAST软件研究了应力框不加控制条件下的应力分布及变形规律,并根据应力框的变形特点及机理,设计、研究了通过在铸型中加入加热冷却装置,控制应力框的粗细杆冷却条件及温度差异,减小铸造应力,控制... 详细信息

本文以ZL205A应力框为研究对象,利用Pro CAST软件研究了应力框不加控制条件下的应力分布及变形规律,并根据应力框的变形特点及机理,设计、研究了通过在铸型中加入加热冷却装置,控制应力框的粗细杆冷却条件及温度差异,减小铸造应力,控制铸件变形的可行性。在此基础上,利用Pro CAST模拟研究了筒形壳体铸件的变形规律,并将这种温度控制方法运用到筒形壳体铸件的变形控制当中,以实现对筒形壳体铸件变形的控制。通过Gleeble热压缩实验,测定了ZL205A合金在常温和高温条件下的应力应变曲线,获得了Pro CAST应力场模拟所需的高温力学性能参数,并根据相关文献所提供的ZL205A热物性参数,树脂砂的热物性参数和力学性能参数建立了铸造应力场模拟所需的材料数据库。对应力框不加控制条件下的变形规律进行了研究分析,根据应力框的变形原因及规律,设计了在应力框粗细杆上下部位的铸型内部预埋温度控制管道,对细杆进行电热丝加热或对粗杆进行空气冷却的温度控制方案。研究了细杆加热温度和细杆局部预热时间和粗杆的冷却气体流速等单一因素对应力框铸造应力及变形的影响规律,结果表明只要能够减小铸件各部位的温度差异,就能减小由于铸造热应力导致的铸件变形。在模拟研究的基础上,进行了实际的应力框浇注实验,热电偶测得的温度曲线与模拟结果一致,采用超声波法对应力框的细杆端部沿杆方向的应力进行了测量,发现进行温度控制后的应力框的残余应力有明显减小,验证了温度控制方法控制铸件变形的可行性。对不均匀壁厚的薄壁筒形件的应力分布及变形规律进行了研究,发现由于薄厚壁冷却速度不一致,在筒形件凝固冷却过程中,沿筒形件的圆周方向、半径方向以及高度方向均会产生不同程度的不均匀的收缩变形和翘曲变形。根据筒形件的变形特点,参照应力框模拟实验,设计筒形件温度控制方案,采用正交试验的方法,模拟研究加热温度、局部预热时间、冷却空气流速、落砂温度对筒形铸件变形的影响,并获得最佳的变形控制方案。

关键词： ZL205A合金应力框筒形铸件应力模拟变形控制

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铸铁件雨淋浇口的改进

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机械工人（热加工） 1989年第2期13卷 8-9页

作者：朱宝林天津第一机床厂铸造分厂

筒类铸件采用雨淋浇口浇注,是常用的铸造工艺方法之一。雨淋浇口有顶雨淋和底返雨淋两种形式。对加工精度要求较高的零件来说,无论采取顶雨淋还是底返雨淋形式,若将横浇道直接引入环形雨淋圈。

关键词：浇口雨淋式铸铁筒形铸件

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