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铸造铝合金及其精密铸造技术研究与发展

更新时间:2008-9-1 16:03:29 文章来源:互联网 点击:

1.前言
◆ 航空、航天、汽车等行业铝合金结构件的特点和发展趋势
(1)减重、节能、降低制造成本
(2)结构整体化、轻量化、薄壁空心化
(3)高精度、高性能、高可靠、低成本、短周期
◆复杂铝合金精密铸件的研制和应用
(1)高强高韧、高铸造性能的铝合金
(2)特种精密铸造工艺

2.铸造铝合金研究和应用现状与发展趋势
◆概况
(1)铸造Al-Si系合金铸造性能优越,但力学性能水平低
(2)铸造Al-Cu系合金铸造性能差,构件易产生缺陷,可靠性低

◆ 研究和发展趋势
(1)铸造Al-Si系合金
▲ 提高力学性能水平:
▲ 合金化(Sc、Ag等)
▲ 成分优化和纯化(适当调节Mg、Si、Cu等合金元素成分范围,控制Fe含量)
▲ 熔体处理(细化、变质、精炼、消除组织遗传等)
▲ 热处理
◆ 研究和发展趋势
(1)铸造Al-Cu系合金
提高铸造性能或进一步提高力学性能水平:
▲ 合金化(Sc、Ag等)
▲ 成分优化和纯化(适当调节Cu、Mn、Ti、Cd 等合金元素成分范围,控制Fe、Si、Mg含量)
▲ 熔体处理(精炼、细化、消除组织遗传等)
▲ 热处理
3.铝合金特种精密铸造工艺研究和应用现状与发展趋势
◆概况

◆ 研究和发展趋势
(1)计算机技术
可进行铸件工艺设计和模具加工,实现充填和凝固过程的流场、温度场、缺陷等预测,直接预测铸件组织(性能)、应力(尺寸):
▲ 成熟的三维设计软件;
▲ 流场和温度场模拟较成熟,进入商品化和实用化阶段;
▲ 组织和应力模拟尚待完善和发展;
(2)特种型芯技术
铸件整体化、薄壁空心化的发展,促使特种型芯技术的发展:
▲ 可溶型芯(过程可溶和铸件浇注后可溶)
▲ 可熔型芯
▲ 精密砂型易溃散型芯
(3)精密铸造方法
根据铸件结构和要求选择,多种精密铸造方法共存:
▲ 熔模铸造
▲ 石膏型铸造
▲ 精密砂型
▲ 复合精密铸造
(3)熔体处理技术
与铸造铝合金熔体处理技术一致
(4)浇注成形方法
根据铸件结构和要求选择,多种浇注方法:
▲ 重力浇注
▲ 反重力浇注
低压铸造、差压铸造、真空吸铸、调压铸造
▲ 磁感应浇注
▲ 充填和凝固过程组织结构(含缺陷)和形状尺寸变化规律
(5)热处理技术
使铸件获得最佳力学性能,防止铸件变形:
▲ 组织结构演变机制和规律
▲ 应力形成和变化机制与预防措施
4.研究和应用实例
◆ 合金和铸件性能
--离心叶轮
(1)要求
▲ 工作转速为64,000rpm
▲ 结构复杂、壁厚不均匀
▲ 铸件性能、尺寸精度、表面和内部质量等要求高


超转试验

应力分析

(2)工艺方案设计
▲ 成分优化、纯化、纯净化处理
▲ 熔模、金属型复合铸造
▲ 真空吸铸加压凝固

组织设计------------------------------ 工艺方案-------------------------------- 浇注方法


(3)精密砂型铸造方法研究和应用
▲ 典型零件特点

(4)工艺方法
▲ 计算机技术;
▲ 特种型芯技术
▲ 精密树脂砂型铸造方法;
▲ 浇注方法
▲ 检测技术
▲ 计算机技术

▲ 特种型芯技术

▲ 精密树脂砂型铸造方法

▲ 浇注方法 --反重力浇注

▲ 大型工业CT无损检测方法


5.结束语
◆ 高强高韧铸造铝合金
(1)传统合金 --挖掘其潜力、提高综合性能
▲ 铸造Al-Si系合金主要通过成分优化、纯化、净化、细化、变质、热处理等途径提高性能
▲ 铸造Al-Cu系合金主要目标提高铸造性能
(2)新型合金
▲ 通过合金化、增强时效强化,研制和开发新合金
(3) 铝合金精密铸造工艺--解决复杂薄壁整体铝合金精密铸件工艺关键
▲ 计算机技术的综合应用
▲ 特种型芯的研究与开发
▲ 新型精密铸造方法的研究和应用--精密砂型和复合型
▲ 反重力浇注技术的研究和应用




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