介绍了一种带齿轮室和冷却水泵壳的四缸柴油气缸体铸件的结构,详细阐述了该铸件的生产工艺,对水泵壳高点周围3个位置出现的孔类缺陷进行了大量分析,初期从气孔角度分析和采取措施,均不能彻底消除该孔类缺陷.后期从气缩孔角度考虑,通过结构分析和数值模拟相结合的方法,将浇注系统各组元截面积增加14.8％～15.1％,浇注速度提高到12～14 s,顶面氧化物由2.1％下降为1.8％,彻底解决了最高点气缩孔问题,其废品率由最初的60％以上降至0,取得了很好的效果.
介绍了铰接支架铸件的结构,在对球墨铸铁性能进行综合分析的基础上,运用均衡凝固原理和大孔出流理论设计了铰接支架的铸造工艺.考虑到球墨铸铁件的凝固特性,在设计时采用自硬树脂砂型,浇注系统的内浇道尺寸为26 mm/28 mm×8 mm,直浇道直径为20 mm,横浇道截面尺寸为19 mm/26 mm×30 mm,采用无冒口设计.利用数值模拟软件对铸造工艺进行模拟分析,通过分析找出设计中存在的一些问题,采取了相应措施,使问题得以解决,实现了铸造工艺的优化.
介绍了玻璃模具对材料的要求,针对500 mL小口压吹法啤酒瓶模具铸件的原生产工艺存在的石墨形态不合格问题进行了分析,并从冷铁砂芯板厚度、孕育处理工艺、孕育剂选择及出炉温度等方面进行试验改进,结果表明:采用VI-370孕育剂进行倒包孕育处理,获得的铸件组织均匀性明显提高,基体组织中的碳化物和珠光体体积分数显著降低;加厚冷铁砂芯板厚度,提高铁液的过冷度,使模具在快冷条件下凝固,促进D型石墨的形成,从而保证玻璃模具有良好的抗热疲劳性、抗高温氧化性以及导热性能.
采用发气性测量仪研究了不同温度下氧化铁粉添加量对自硬酚醛脲烷树脂砂最大发气量和最大发气速率的影响,研究结果显示:(1)在温度较高的情况下(900℃以上),氧化铁比树脂砂本身的发气量还大,最大发气量会随着氧化铁粉添加量的增加而增加;(2)当氧化铁粉添加量在2％时,能够降低自硬酚醛脲烷树脂砂最大发气量,并推迟树脂砂最大发气速率峰值温度;但当氧化铁粉添加量在4％时,由于氧化铁粉自身发气,导致高温时(900℃以上)树脂砂的发气量和发气速率都大幅度提高.
介绍了16 L蠕墨铸铁缸体铸件的生产过程控制:通过合理的化学成分设计,并将其控制在相对较窄的工艺范围,确保生产过程中铁液的化学成分稳定;采用高温石墨化低硫增碳剂,提高增碳效果,使用碳化硅进行预处理,增加铁液的形核能力;将铁液过热温度提高到1540～1550℃,保温20 min,提高了铁液的纯净度;在1480～1490℃进行蠕化及孕育处理,确保良好的蠕化效果.生产结果显示:生产的铸件本体的蠕化率均达到80％以上,不同壁厚位置蠕化率略有差异,铸件本体的抗拉强度达到420 MPa以上,硬度230～260 HBW.
介绍了应用在铸铁件上的3D打印仿生镂空砂型设计,对比研究了仿叶脉镂空砂型、仿蜂窝夹层镂空砂型以及仿竹子镂空砂型这3种设计方案的减重率,减重效果由大到小依次为仿叶脉>仿蜂窝>仿竹子,其中,仿叶脉镂空砂型的减重效果最好,高达47.6％.最后指出:镂空砂型的设计研究颠覆了传统的砂型设计,利用3D打印的优势,结合仿生结构设计,实现了砂型的轻量化,大幅度减少了树脂砂用量.
介绍了使用中频感应电炉生产灰铸铁制动盘出现的氮气孔缺陷位置和缺陷外观,借助扫描电镜、金相显微镜以及氮氧分析仪分析缺陷的显微形貌及内部成分,最后指出:解决氮气孔缺陷的有效措施为:(1)搭配使用不同氮含量的增碳剂,从根源上减少铁液中的氮含量,进而减少浇注铁液凝固过程中氮气的析出量,达到消除氮气孔的目的;(2)利用生铁中的钛中和铁液中的氮,形成钛的氮化物,达到固氮的目的;(3)结合模拟分析软件,观察铁液卷气情况,卷气预测结果对工艺设计具有很好的指导作用,能够为降低生产过程出现氮气孔缺陷的风险奠定基础.
介绍了冲天炉电气控制技术现状,分析了冲天炉电气控制的一些控制单元,包括:炉料称量单元,加料机控制单元,冷却水控制单元,炉气燃烧、热风、除尘控制单元,炉气脱硫、脱硝控制单元.详细阐述了循环冷却水控制单元以及炉气燃烧、热风和除尘系统控制等.最后指出:外热风水冷冲天炉的电气控制系统属于比较复杂的控制系统,为了能成功构建其电气控制系统要求冲天炉专业技术人员深入理解该熔化系统的工作原理、工作参数,并向电气设计者提出清晰明确的控制要求.
介绍了QT700-2四缸曲轴的铸件结构及技术要求,初步设计了该铸件在DISA生产线上的铸造工艺,利用MAGMA模拟软件分析铸件的充型过程、凝固过程以及HUB位置的缩孔情况,发现采用传统的圆柱形侧冒口不能消除HUB孔缩孔缺陷,后通过减小冒口颈距离和优化冒口参数且采用矩形侧冒口工艺,有效防止了四缸曲轴HUB孔位置的缩孔缺陷的产生,但是此优化工艺的浇注时间较长,影响生产节拍,通过进一步缩小矩形侧冒口尺寸和质量,缩短了浇注时间,满足了现场生产节拍需求.
介绍了中、大型西门子电机壳铸件的消失模铸造工艺:采用整体成型,径向和高度采取不同的收缩率;采用阶梯式浇注系统,严格控制白模的烘干温度和时间,重点控制涂料的涂挂性、常温/高温抗裂性、脱壳性等性能;浇注温度1490～1500℃,浇注真空度控制在-0.065～-0.07 MPa.生产结果显示:采用消失模工艺生产的电机壳铸件表面质量好,尺寸合格,金相组织和力学性能符合技术要求,且每吨铸件的生产成本较呋喃树脂砂工艺低1400元.
介绍了大型球墨铸铁油底壳铸件的结构及技术要求,详细阐述了该铸件的消失模生产工艺:采用顶注倾斜式浇注工艺,便于铸件在凝固过程中进行补缩,并采用挡渣效果好的泡沫过滤网代替纤维过滤网,消除铸件加工后内部缩孔,减少铸件内腔表面凹坑缺陷.运用MAGMA数值模拟软件对铸造工艺的充型过程及凝固过程进行了模拟分析,结果显示:该工艺浇注充型及凝固效果较好.经过实际生产验证,铸件经抛砂后内腔光洁无凹陷,加工钻孔部位解剖后没有发现缩孔缩松等缺陷,铸件质量满足了客户要求.
介绍了旧砂水分对型砂性能和铸件质量的影响以及DISA线旧砂冷却存在的主要问题.通过优化加水方式和制定不同砂铁比铸件的加水量,改善了DISA线旧砂水分和温度值不稳定现象.最后指出:(1)采用4喷头的加水方式,可以做到加水均匀,保证各方向的膨润土均能被充分润湿;(2)旧砂经过加水后其温度仍然高于室温,考虑到在滚筒加水时温度带来的水分损失,适当增大加水量,给加水量一个修正系数,可以使旧砂进入旧砂库时水分仍然保持在允许范围内.
介绍了球墨铸铁在矿山机械厚大零部件中的应用实例,如磨盘体、端盖、轴承座、托轮、渣罐、高炉冷却壁以及四棱锥套铸件.详细阐述了各厚大铸件的铸件结构、技术要求、生产工艺及铸件的性能等.最后指出:虽然球墨铸铁已经广泛应用于矿山机械厚大零部件,但仍有较大发展空间.今后要结合矿山机械设备需求,在满足产品使用要求的前提下,继续深度开发壁厚更大、结构更复杂的厚大断面球墨铸铁基础受力件,继续降低矿山机械装备的制造成本和生产工作量.
针对垂直分型造型线生产的转向器侧盖、阀体铸件减重槽位置出现的缩松问题,分析其产生的原因为:(1)冒口及冒口颈太小,铁液不足以补缩铸件,且冒口无法与铸件建立有效的补缩通道,导致冒口无法对铸件进行有效补缩;(2)减重槽的存在使砂型局部过热,铁液在长时间不凝固且冒口不能有效补缩的情况下导致该区域存在缩松.最后通过加大冒口尺寸,增加铸件的补缩通道,使转向器侧盖和阀体铸件的缩松问题得以解决.
介绍了8CA系列气缸体铸件的结构,分析了生产同类直列气缸体铸件出现的缸孔、缸顶夹杂类缺陷及盖箱面气孔缺陷产生的原因.通过采用倾斜浇注工艺,增加了下层内浇道铁液进入型腔后的充型能力,并通过优化浇注系统结构,设计浮渣挡渣结构,使铁液中自带的渣和充型过程中产生的渣类杂质冲到铸件缸顶的溢流冒口并排出.同时,使铸件盖箱面的铁液充型平稳,不产生紊流,减少气体卷入,有效解决了铸件缸孔、缸顶夹杂类缺陷及盖箱面气孔缺陷问题.
通过采用同炉铁液、不同的孕育处理方案处理铁液,浇注相同型号、相同制芯造型工艺的气缸盖铸件,对比分析了镁元素对灰铸铁气缸盖力学性能及气缸盖内腔砂芯烧结的影响.试验结果表明:(1)在灰铸铁中加入镁合金,改变了石墨的形状,使石墨端头变得钝化,无尖角,同时片状石墨变得弯曲,保证了铸件的力学性能;(2)在灰铸铁中加入合金镁,增加灰铸铁中的w(Mg残)量,提高了铁液的表面张力,降低了铁液的渗透能力,减少了砂芯烧结的发生,方便了铸件的清理,提升了气缸盖的内腔质量.
介绍了蠕墨铸铁试样的制备方法及热疲劳试验方法:采用统一配料,统一在蠕化包中进行蠕化处理,在手浇包中添加蠕化剂、孕育剂的方式,浇注出不同蠕化率Y型试样,加工成不同蠕化率薄试片;模拟列车制动工况下制动盘受力及温升情况,设计试验工装、选择试验温度,对薄试片进行加热保温受热试验,自然冷却后,在自由状态下测量试片的永久变形量,通过多组试验来研究不同蠕化率对蠕铁受热抗变形疲劳性能的影响.试验结果表明:在蠕化率35％～90％范围内,随着蠕化率的增加,蠕墨铸铁的受热永久变形趋势增大,受热抗变形疲劳性能降低.
针对使用迪砂垂直造型线生产刹车盘一箱1件造型的出品率低问题,开发了1+1工艺,即:利用型板的剩余面积和铸型的剩余体积,在一块型板上布局两种尺寸的铸件,搭配1个尺寸较小的铸件,变成一箱2件,使其提高产能效率.结合实际生产情况,总结了以下设计要点:(1)工艺设计时确保2个型号铸件的材料牌号相同;(2)订单量及交货期应高度匹配,如果订单量不匹配,考虑设计型板活块;(3)工艺设计要尽可能使2个型号的型腔同时充型,需注意压头布局,并设计合理的浇注系统;(4)浇注温度不宜过高,否则会出现缩松或石墨粗大问题.
研究了不同硅含量的硅固溶强化铁素体蠕墨铸铁的性能对比,结果表明:(1)当w(Si)3.6％～4.8％时,硅固溶强化铁素体蠕墨铸铁的力学性能满足国标RuT400～RuT500的要求,随着硅含量的增加,抗拉强度增加,屈服强度增加,伸长率降低,硬度增加,冲击韧性降低;(2)硅固溶强化铁素体蠕墨铸铁的共析转变温度明显高于普通蠕墨铸铁,高温抗拉强度均随着温度的升高而下降;(3)硅固溶强化铁素体蠕墨铸铁的铸造工艺性及切削加工工艺性较好,生产成本较低.
研究了微硅粉附加物对新型硅酸盐无机粘结剂砂抗吸湿性的影响.试验结果表明:微硅粉的加入促进缩合反应,使无机高聚合粘结体系更复杂,减轻了外界水分对粘结网络的攻击;当微硅粉加入量为0.8％(占砂重)时效果最好,型(芯)砂试样在高湿度下存放24 h后的强度损失率由74.48％降低至19.59％;当微硅粉的加入量较少时,型(芯)砂试样内部缩聚反应虽有较大程度提高,但反应不充分、粘结网络内部硬化速度不均匀,导致水分无法及时排除,对抗湿强度造成不利影响;当微硅粉加入量过多时,造成了粘结剂的浪费,使其粘结利用率大幅降低,使得抗湿强度急剧下降.
