《铸造界》2024年8月刊-02

发布时间:2024-9-03 | 杂志分类:其他
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《铸造界》2024年8月刊-02

铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·51·冀铸锻协学联字【2024】2 号关于 2024 年河北省铸锻行业年会论文征集的通知各铸锻企业、有关单位及行业专家学者:2024 年河北省铸锻行业年会于 2024 年 10 月 15 日在河北石家庄召开,会议主题:提质增效,绿色发展,聚焦行业新质生产力。 会议进行广泛深入的技术交流,为业界同仁交流合作及成果与产品展示提供绝好的机会。会议将从征文中选出有创意、有价值的论文收录到本届会议《论文集》。欢迎同行、各铸锻企业、高校、研究所和个人踊跃投稿并积极参与本届年会。一、征文范围铸锻新技术、新材料、先进型(芯)砂材料、铸锻工艺、铸锻设备、节能减排、绿色铸锻、数字化铸锻、智能化铸锻、企业管理等有关内容,以及解决铸锻生产疑难问题方面的经验体会。二、征文要求1.要求文章未在国内外正式刊物发表,内部刊物登载过的可以应征。2.论文精炼,数据可靠,每篇论文全文字数(含图表)一般不超过4500 字,摘要不超过200字,关键词不少于 3 个,重要引述应注明出处。3.论文题目 2 号黑体,正文一级标题用 4 号黑体(居左),二级标题用小4 号黑体(居左),... [收起]
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《铸造界》2024年8月刊-02
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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·51·冀铸锻协学联字【2024】2 号

关于 2024 年河北省铸锻行业年会论文征集的通知各铸锻企业、有关单位及行业专家学者:

2024 年河北省铸锻行业年会于 2024 年 10 月 15 日在河北石家庄召开,会议主题:提质增效,绿色发展,聚焦行业新质生产力。 会议进行广泛深入的技术交流,为业界同仁交流合作及成果与产品展示提供绝好的机会。会议将从征文中选出有创意、有价值的论文收录到本届会议《论文集》。欢迎同行、各铸锻企业、高校、研究所和个人踊跃投稿并积极参与本届年会。一、征文范围

铸锻新技术、新材料、先进型(芯)砂材料、铸锻工艺、铸锻设备、节能减排、绿色铸锻、数字化铸锻、智能化铸锻、企业管理等有关内容,以及解决铸锻生产疑难问题方面的经验体会。二、征文要求

1.要求文章未在国内外正式刊物发表,内部刊物登载过的可以应征。2.论文精炼,数据可靠,每篇论文全文字数(含图表)一般不超过4500 字,摘要不超过200字,关键词不少于 3 个,重要引述应注明出处。

3.论文题目 2 号黑体,正文一级标题用 4 号黑体(居左),二级标题用小4 号黑体(居左),内容用 5 号宋体,行间距 1.25 倍,图、表中文字用小五号宋体。

“参考文献”用五号宋体(居左)

·参考文献的著录,按文稿中引用顺序排列,并在文内相应位置用上标标注。·示例如下:(字体为五号、宋体)。

期刊类:[序号] 作者 1,作者 2,…作者 n.文章名.期刊名(版本),出版年,卷次(期次):起始页-结束页。

图书类:[序号] 作者 1,作者 2,…作者 n..书名,版本.出版地:出版者,出版年会议论文集:[序号] 作者 1,作者 2,…作者 n.论文集名.出版地:出版者,出版年:起始页——结束页

4.作者姓名、职务、工作单位、通讯地址、邮编、电话、Email,以便与作者联系。5.征文截稿时间:2024 年 9 月 25 日。

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·52·

三、联系方式

河北省铸锻行业协会

杨会军:13933133013(同微信)

任晓雪:15076339508(同微信)

邮 箱:hbszx2008@163.com

微信公众号:河北省铸锻行业协会

河北省机械工程学会铸造专业委员会

谭建波:13831168266(同微信)邮箱:tanjian1998@163.com

李国禄:13072232899(同微信)

河北省机械工程学会铸造专业委员会2024 年6 月27 日河北省铸锻行业协会

2024 年 6 月 27 日

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·53·各铸造行业骨干企业、铸造产业集群(园区):

为推动铸造行业创新、智能、绿色发展,中国铸造协会定于2024 年9 月24~26日在湖北省武汉市举办“第九届全国铸造行业创新发展论坛”。

2016 年,在工业和信息化部的支持下,中国铸造协会在宁夏银川举办了首届创新发展论坛。论坛迄今已连续举办八届,每届参会代表均超千人,在行业内反响强烈,已成为行业内最具影响力的盛会之一,有力地推动了铸造行业转型升级和创新发展。本届论坛拟邀请国家部委有关领导出席,邀请行业专家重点围绕当前铸造行业创新发展、智能制造、绿色铸造、新质生产力做主题报告,分享交流典型绿色智能工厂的实践经验,会后将组织与会代表分组前往湖北省重点铸造企业现场交流。现将相关事宜通知如下:一、基本信息

论坛时间: 2024 年 9 月 24~26 日(24 日全天报到)

论坛地点: 武汉光谷潮漫凯瑞国际酒店

论坛主题: 创新 • 智能 • 绿色

主办单位: 中国铸造协会

协办单位:《铸造工程》杂志社 《铸造界》杂志社支持单位:(征集中)

二、参会人员

各会员单位、行业骨干企业、铸造产业集群(园区)

三、会议日程(以报到当天议程为准)

◆9 月 24 日:全天报到(武汉光谷潮漫凯瑞国际酒店一层大堂)◆9 月 25 日:主论坛

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·54·

◆9 月 26 日上午:分论坛

◆9 月 26 日下午:企业参观

四、相关费用

五、付款信息

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·55·会议费用请汇至以下账号:

开户名称:中国铸造协会

开户银行:中国工商银行北京四道口支行银行

帐号:0200049309014401304(汇款请备注“创新论坛”,个人汇款务必备注公司名称)六、报名方式

请代表通过以下两种方式报名参会和预订酒店,并按照通知要求将会议费用汇至指定账号。

方式一

登录中铸协官网报名:www.foundry.org.cn

方式二

手机扫描二维码报名:

七、联系方式:

刘 琼:18911227977 010-68418899/607 liuqiong@foundry.com.cn

杨程坤:13381182563 010-68418899/629 yangchengkun@foundry.com.cn

黄亚伟:13381183809 010-68418899/669 huangyawei@foundry.com.cn

赵 刚:18911227996 010-68418899/671 zhaogang@foundry.com.cn

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·56·

各会员及相关单位:

中国铸造协会汽车铸件分会定于 2024 年 10 月 15-17 日在湖北省襄阳市隆重召开“中国(国际)汽车轻量化铸造技术高峰论坛暨中国铸造协会汽车铸件分会2024 年会”,作为汽车铸造行业最具影响力的行业盛会,会议由中国铸造协会汽车铸件分会、汽车制动器铸件分会、铁合金分会、志愿者工作委员会、吉林省铸造协会联办,年会将安排精彩主旨报告,并就当前经济形势,围绕发展中的汽车铸造业最新热点及新材料、新设备、新工艺、新技术、新产品等开展专题交流;同期将召开中国铸造协会汽车铸件分会五届三次理事会议,还将举办“苏州兴业”造型材料与汽车铸件大讲堂和中国铸造协会汽车制动器铸件分会、铁合金分会、汽车铸件分会专题论坛活动。现将有关事宜通知如下:一、组织机构

主办单位

中国铸造协会

承办单位

中国铸造协会汽车铸件分会

联办单位

中国铸造协会汽车制动器铸件分会、中国铸造协会铁合金分会、中国铸造协会志愿者工作委员会、吉林省铸造协会

协办单位

苏州兴业材料科技股份有限公司、湖北省铸造协会、东风汽车股份有限公司铸造分公司、襄阳美利信科技有限责任公司

支持单位

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·57·济南圣泉集团股份有限公司、内蒙古圣泉科利源新材料有限公司、南昌华江抛喷有限公司、襄阳聚力新材料科技有限公司、哈尔滨岛田大鹏工业股份有限公司、内蒙古卓越高新材料有限公司、青岛九鼎铸冶材料有限公司、苏州三信机器制造有限公司、杭州合立模具有限公司、淄博大亚金属科技股份有限公司、烟台胜地汽车零部件制造有限公司、河南伟业新材料有限公司、广西兰科资源再生利用有限公司、大连誉洋工业智能化有限公司支持媒体

《铸造工程》《铸造纵横》、中铸协官网、“中铸协”微信公众号、铸造头条、《未来铸造》《百铸网》《现代铸铁》《铸造技术》《洲际铸造》《铸造信息》《铸造》《消失模与 V 法》《洲际直投》《中国铸造网》《铸造界》《铸造设备与工艺》二、会议时间

2024 年 10 月 15-17 日

三、会议地点

湖北襄阳民发瑞际酒店(中国湖北省襄阳市东津新区浩然河西路21 号)四、会议主题

发展中的汽车铸造业

随着汽车工业的快速发展和新能源汽车产销量迅猛增长,中国汽车铸造业获得良好的发展方向。本次峰会将聚焦数字化与智能化制造技术应用、质量控制与过程优化等方面开展研讨,我们将邀请国内行业有代表性企业,顶尖专家和学者面对面交流,分享他们在材料、工艺、设备、质量控制、超大一体化压铸、镁合金结构件开发应用、乘用车高端铝合金缸体关键技术开发等方面研究成果和经验,共同探索解决当今汽车领域新时代背景下中国新能源汽车发展之路。同期举办汽车铸造轻量化产品与技术展示区活动。五、会议安排

时间 内容10 月 15 日(全天) 会议报到

10 月 15 日(下午) 中铸协汽车铸件分会五届三次理事会议10 月 16 日(全天) 中国(国际)汽车轻量化铸造技术高峰论坛暨中国铸造协会汽车铸件分会年会主论坛

10 月 17 日(上午)

苏州兴业造型材料与汽车铸件大讲堂---新工艺、新材料、高质量专题论坛

汽车制动器铸件技术、铁合金材料技术与汽车铸造技术专题论坛

10 月 17 日(下午) 参观考察:东风汽车股份有限公司铸造分公司、襄阳美利信科技有限责任公司

六、年会论文征集

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·58·

◆年会征集会议报告、经验介绍、学术交流资料。要求未在国内外刊物或论文集上发表,全文原则上不超过 6000 字(包括文字、图表);论文需附不少于150 单词的英文和不少于 200 汉字的中文摘要。

◆优秀作品可根据本人意见推荐国家级刊物上发表,报告论文请于9 月30 日前以电子档形式发至秘书处联系人。

七、企业宣传

◆支持单位宣传:年会为支持单位提供多渠道宣传,有意向单位请直接与秘书处联系。◆展位宣传:会场外设置少量展位,按报名顺序满额为止。八、会议费用

会议费包含会务、餐饮、资料、参观用车等费用

会议费请汇至以下账号:

开户名称:中国铸造协会

开户银行:工商银行北京四道口支行

银行帐号:0200049309014401304

(汇款请备注“汽车铸件分会”,个人汇款务必备注公司名称)九、住宿(费用自理)

十、联系方式

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·59·联系单位

中国铸造协会汽车铸件分会(秘书处)

联系人

孔凡奇 手机:13943179217(微信同号)

请各位参会代表务必于 2024 年 9 月 30 日前将参会回执(见附件)反馈给联系人。附件:2024 年会参会回执(9 月 30 日前回执)

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·60·

安徽省机械工程学会铸造专委会皖铸学字【2024】02 号

安徽省第十七届铸造技术大会暨第十二届理事会成立大会通知(第一轮)(2024 年11 月 安徽·繁昌)由安徽省机械工程学会铸造专委会主办的安徽省第十七届铸造技术大会暨第十二届理事会成立大会定于 2024 年 11 月 1 日至 3 日在安徽·繁昌举行。繁昌历史悠久、人文荟萃、山川秀美、资源丰富,拥有金属、冶金辅助材料等七大类34种矿产品;繁昌区位优越、交通便捷,位于国家级皖江城市带承接产业转移示范区核心区;“十四五”期间,繁昌抢抓长三角一体化发展战略深入实施、G60 科创走廊纵深推进等一系列重大机遇,全力推动繁昌在新一轮发展中抢占制高点、赢得新优势、开创新局面。本次盛会相聚于安徽繁昌,聚会此福地来展现安徽铸造业近年来所取得的成果,沟通行业信息,为铸造企业和铸造工作者提供扩大影响和推广交流的平台,加强产学研间的合作交流,以推动安徽铸造业的稳步发展。

会议主题为:科技创新为驱动 发展新质生产力

会议期间组织铸造专家现场与企业开展互动交流,对我省铸造企业生产过程中遇到技术难题,可由铸造专家对接答疑解析。

同期还举办铸造设备、仪器、原辅材料推介展示会。现就有关事项通知如下:一、会议内容

1、特邀铸造教授专家作主旨报告;

2、邀请铸造教授专家作专题报告;

3、铸造技术与成果交流

4、铸造技术难题专家答疑;

5、参观相关企业;

6、铸造设备、仪器、原辅材料、工艺技术、铸造辅助产品的推介与展示。二、会议日程

1、11 月 1 日报到并布展。

2、11 月 2 日集中学术交流活动(专题报告、信息发布)。3、11 月 3 日参观芜湖伯特利材料科技有限公司、芜湖久弘重工股份有限公司。三、会议费及会议地点

1、参会代表每人会务费 1200 元(会务费、资料费、参观交通费等)。2、宾馆和住宿费:芜湖繁昌·马仁山庄(繁昌楠苑店),标间200 元/间·天。3、食宿统一安排,费用自理。

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·61·四、论文征集

本次会议论文征集,截稿日期 10 月 16 日,请用电子版发给会议联系人,欢迎广大铸造工作者及相关企业踊跃投稿,学会将选择会议论文推荐给国内著名铸造期刊杂志予以刊登发表。论文投稿邮箱 E-mail:1530549013@qq.com。

五、召开理事会及换届成立十二届理事会

会议期间于 11 月 1 日晚 8:00 召开铸造学会第十一届三次理事会和第十二届一次理事会,讨论研究通过成立铸造学会第十二届理事会组成人员。特请学会理事或代表及有意愿加入学会单位的安排人员参会交流指导。六、会议地址与乘车路线

会议地址:芜湖市繁昌区孙村镇·马仁山庄(繁昌楠苑店)乘车路线:①乘高铁至繁昌西,打车至马仁山庄(繁昌楠苑店);②自驾车直接前往。七、会议筹备组联系方式

安徽省机械工程学会铸造专委会

会议主持人:苏勇 理事长,手机:13013090796;

会议联系人:吴海平,手机:13955132356;E-mail:1530549013@qq.com;刘兰俊,手机:13515603074;汪本林,手机:13505511849;罗治新,手机:18655176272;方晓刚,手机:18949887048。马仁山庄联系人:李晓燕 副总,手机 13866352551

总台电话:0553-7217888

备注:本次会议由青阳县泰禾商务会展有限公司提供开票及服务,所支付会议费用请汇款至如下账户:

户名:青阳县泰禾商务会展有限公司账号:20010434805566600000016

开户行:安徽青阳农村商业银行股份有限公司

开票联系:13345667883(微信同号,加微信发电子发票)特此诚恳邀请省内外企业及铸造工作者踊跃投稿参会交流,共同为安徽省铸造行业的发展作贡献!

附件 1:会议宣传及资助方式

附件 2:征文通知

安徽省机械工程学会铸造专委会2024 年7 月25 日

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·62·

会议宣传及资助方式1、参展、信息发布、广告

参加产品推介和展销的代表,除缴纳会议费和住宿费外,还可按如下任选项目选择缴纳参展费。1、会议专设企业形象展示和资料台,费用 500 元/展台;

2、在全体人员大会上信息发布,10 分钟 2000 元;

3、在会议论文集上刊登彩页广告,每页 2000 元(封面广告 8000 元),由广告单位提供文字图片材料,请务必于 10 月 18 日前寄给会议筹备组。凡须在会议期间举办不同形式的座谈会,发布信息,开展经贸活动等请提前与大会会务组联系。2、友情资助

铸造学会欢迎广大铸造企业及其相关企业对大会自愿资助,数额不限。对于友情资助的单位,学会将在会议论文集上予以公布鸣谢。资助 3000 元及其以上

者作为协办单位,资助 8000 元及其以上者作为会议承办单位之一,并免费在论文集上刊登广告,决定资助的企业务请于 10 月 18 日前告知会议筹备组。备注:本次会议由青阳县泰禾商务会展有限公司提供开票及服务,所支付会议费用请汇款至如下账户:

户名:青阳县泰禾商务会展有限公司账号:

20010434805566600000016

开户行:安徽青阳农村商业银行股份有限公司

开票联系:13345667883(微信同号,加微信发电子发票)

安徽省机械工程学会铸造专委会2024 年7 月25 日参会回执单单位名称 参加人数姓 名 电话/手机 姓 名 电话/手机住宿预订 拼房 (个床位) 包房 (个标间)预订展位(个) 预订信息发布时间(分钟)回执电子邮箱:1530549013@qq.com。

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·63·征文通知安徽铸造学会定于 2024 年11 月1~3 日在安徽·繁昌召开安徽省第十七届铸造技术大会暨第十二届理事会成立大会,为弘扬推广安徽铸造界近年来所取得的学术成果,宣传扩大铸造企业和铸造工作者的影响,现开始征集第十七届铸造技术大会暨第十二届理事会成立大会论文,欢迎我省的铸造专家、学者、业界人士踊跃投搞。

一、征文内容

涉及铸造领域的新理论、新观点、新技术、新材料、新工艺、新设备;铸造行业发展综述;节能环保技术与设备;测试与控制技术;产品质量控制、管理及生产经验总结等。二、论文要求

①原创论文、创新论文和研究报告。

②研究性论文字数以不超过 6000 字(含文字、图表) 为宜,综合评述类论文不超过9000 字。③稿件内容应包括(按顺序):题目、作者、作者单位、单位所在省市名称及邮编、摘要(100~300字)、关键字(3~6 个)、正文、参考文献等;并在文章末尾注明第一作者简介(包括姓名、出生年、月、性别、民族、籍贯、职称、学位及研究方向),来稿中请注明联系电话、地址、Email 等,论文版面格式和具体要求见附件。 ④论文用 Microsoft word 软件,并请于 2024年10月16 日前通过电子邮件寄至于安徽铸造学会秘书处。

⑤经评审后录用的论文将刊登在会议论文集上,来稿不退,请自留底稿。三、其它安排

会议收到的部分优秀论文,经作者本人同意后,将推荐给《铸造》、《铸造技术》、《特种铸造及有色合金》、《热加工工艺》、《现代铸铁》、《铸造设备研究》、《铸造工程》等杂志发表。四、安徽铸造学会秘书处

地址:合肥市金寨路71 号科茂大厦603 室邮编:230022

电话/传真:0551-63653246 电子邮

箱:1530549013@qq.com

联系人:吴海平 手机号码:13955132356

特请赐稿,非常感谢您对安徽铸造学会的鼎力支持!安徽省机械工程学会铸造专委会2024 年7 月25 日

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·64·

各会员及相关单位:

第七届中国铸造协会机床铸件分会年会,定于 10 月 14-16 日在辽宁省沈阳市召开。年会将汇聚机床铸件生产企业、上下游企业和机床主机生产企业,分析机床铸件行业市场及热点问题。会议将邀请沈阳机床、武重机床、齐二机床等机床主机厂家相关领导参会,共商建立高精度机床铸件核心技术,探讨高精度机床铸件,高强度、低应力、高弹性模量、高品质等机床铸件“卡脖子”问题,围绕“强化主体支撑、推动融通带动”两大重点部署,按照“基础固链、技术补链、融合强链、优化塑链 ”实施思路,统筹开展打造机床铸件供应链以及编制高精度机床铸件标准问题等方面进行交流,实现机床铸件产业的高效能、高质量发展。同期将召开中国铸造协会机床铸件分会三届四次理事会。现将有关事宜通知如下:一、组织机构

二、主办单位:中国铸造协会

三、承办单位:中国铸造协会机床铸件分会

四、协办单位:通用技术集团沈阳机床银丰铸造有限公司沈阳大学机械学院阜新力达钢铁铸造有限公司圣泉集团协办单位征集中……

五、支持媒体:中铸协官网(www.foundry.org.cn)、《铸造工程》《铸造纵横》《金属加工》《中国铸造装备与技术》《铸造界》《洲际铸造》

六、会议主题

1.高精度机床铸件核心技术要求

随着制造业的转型升级,高精度机床铸件市场需求不断增长。年会将邀请机床主机专家领导就高精度机床铸件市场的发展趋势、高精度机床铸件核心技术要求,为参会者提供有价值的市场参考。

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·65·2.机床铸件供应链优化与协同发展

机床铸件产业的供应链优化是实现产业高质量发展的关键环节。本次年会将探讨如何通过加强机床铸件供应链协同,提高资源利用效率、降低运营成本等方式,提升整个产业链的竞争力。

3.技术交流与成果展示

年会期间将安排技术交流活动,包括主题报告、技术对接等,为参会者提供与高校、行业内专家、企业代表面对面交流的机会。

三、会议安排(以最终议程为准)

四、报告征集

年会将邀请专家重点围绕行业发展形势、质量、智能、绿色等方面进行报告交流,推进行业新材料、新设备、新工艺、新技术的应用,有意向报告交流的单位请直接与会务组联系。

五、会议费用

1.参会费用:已缴纳 2023 年会费的会员单位代表 1500 元/人,非会员代表1800 元/人,会议费用包含会务、餐饮、资料、参观用车等;

2.交通费、宿费自理;

第66页

铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·66·

3.企业形象展示

(1)论坛推介 1000 元/5 分钟,在晚宴时进行大屏幕宣传(不包括参会人员费用),如能提供抽奖奖品,可以参与抽奖品过程。

(2)展位宣传:会场外设置少量展位,1500 元/个(不包括参展人员费用,参展人员须按照相关企业标准另行缴费)展位名额有限,额满为止。4.会议费、展位费请汇至以下账号:开户名称:中国铸造协会开户银行:中国工商银行北京四道口支行银行帐号:0200049309014401304(汇款请备注“机床年会”)六、住宿

七、联系方式

机床铸件分会秘书处

联系人:范 江 15909824658 微信号:mianjufj

韩亚伟 13940477929 微信号:jingyinghyw

E-mail:13940477929@139.com

第67页

铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·67·2025 中国(江西)国际有色金属暨冶金工业展览会China (Jiangxi) international Non-ferrous metal and Metallurgical Industry Exhibition2025

时间:2025 年 3 月 28-30 日 地点:南昌绿地国际博览中心“世界钨都”“世界铜都”“亚洲锂都”“稀土王国”同期举办:

2025 中国(江西)国际绿色矿业博览会

2025 中国(江西)国际铸造压铸、锻造、热处理工业炉展会特邀单位:

中国有色金属工业协会 中国钢铁工业协会

中国矿业联合会 中国铸造协会

支持单位:

江西省矿业联合会 江西省铸造协会

江西省稀土协会 江西省铜行业协会

江西省热处理学会 江西省锻压协会

江西省稀土学会 赣州市钨业协会

主办单位:

中凯会展集团

执行单位:

江西博臣国际展览有限公司

【江西诸多第一】

新中国第一架飞机、第一辆柴油轮式拖拉机、第一辆军用边三轮摩托车、第一枚海防导弹、第一个人造卫星、到如今的 C919 大型客机等、都是在这里诞生。【产业优势】

有色金属产业是江西省的第一大支柱产业,能耗“双控”“双碳”政策以及高质量发展的新内涵,对有色金属产业做大做强提出了新要求。推动有色金属产业进一步健康、快速、有序发展,提升产业核心竞争力,是实现从有色金属资源大省迈向有色金属产业强省必然要求,也是促进 2030 年江西实现碳达峰的重要抓手。30,000+展示面积 50,000+专业观众16+国家展商100+采购团 500+参展企业120+主流媒体

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·68·

依托江西省丰富的有色矿产资源,江西有色金属行业发展迅猛,规模不断扩大,水平持续提高,已成为江西第一大支柱产业,是目前江西重点培育的“万亿级”产业,是江西制造业当之无愧的“压舱石”,江西已成为我国重要的有色金属矿产开采和生产基地。江西省成矿地质条件优越,矿产资源丰富,是我国重要的有色、稀有、稀土和铀矿产基地之一,矿产资源配套程度相对较高。江西的铜、钨、稀土、铀、钽铌、金、银七大类矿产,素有“七朵金花”之称。根据江西省“2+6+N”产业高质量跨越式发展行动计划,全省有色产业主营收入要达到万亿级别。

为促进江西省有色金属产业健康发展、促进对外经贸合作,引导江西省有色金属产业与国际接轨,组委会在与政府主管部门/行业协会多次深入基层调研市场、项目分析后决定于 2025 年 3 月 28-30 日在南昌绿地国际博览中心召开“2025 中国(江西)国际有色金属暨冶金工业展览会”我们不见不散。

【展览时间】

报到布展:2025 年 3 月 26-27 日 开幕式:2025 年3 月28 日9:30展示交易:2025 年 3 月 28-30 日 撤 展:2025 年3 月30 日14:00【参展范围】

有色金属原材料:铜、铝、镁、钛、锌、铅、锰、锆、钒、镍、钼、硅、锑、锡、铬、钨、钽、铟等有色金属矿产产品原材、磁性材料、稀有、稀土材料、贵金属材料及各种合金材料;

有色金属制品:铜制品、铝制、钛合金制品、镁合金制品、粉末冶金制品等;冶金装备及技术:冶炼炉窑、精炼设备、冶炼泵阀、输送设备、换热设备、烟气制酸设备、耐腐设备、湿法冶金、电解设备、大功率整流电源、电解槽、萃取设备、表面处理设备等;金属加工机床:车床、铣床、锯床、钻床、磨床、冲床、镗床、加工中心。电加工机床、线切割机床、激光加工设备等;

金属自动化控制设备:变频器、现场总线、工控机、仪器仪表、自动化控制、机器人、电子应用系统、衡器及装备制造业信息化解决方案等;

金属生产用辅助材料:化学品、溶剂、耐火材料、催化剂、气体、润滑油等;粉末冶金:原料、设备、产品、3D 打印、高分子粉末材料、陶瓷粉末材料;铸造压铸锻造:铸件、铸造设备、铸造材料、铸造模具、铸造/浇铸机器人、铸造新技术等配套产品、各种热处理炉、工业炉,压铸件、压铸模具、压铸机及周边设备、压铸件后加工设备、表面处理技术及设备、压铸机器人、压铸新技术配套产品,锻件、法兰及环件、锻造设备及附件、表面处理技术设备、自动化、锻造模具制造技术及设备、锻造原材料。地质(矿山)勘探技术装备:物探技术、化探技术、航测遥感技术、测绘技术、地质数据处理、矿产品分析、实验室仪器仪表。

采矿技术装备:采掘设备、钻探凿岩设备、装载设备、运输设备(挖掘机、装载机、地下采矿车辆、矿用自卸车辆)、提升设备、钻孔、施工机械等。【媒体宣传】

江西日报、江西电视台经视频道、大江网财经频道、江西网、中华网、中国日报网、中国财经网等、等 65 家权威财经媒体;

搜狐、网易、今日头条等 10 家大众自媒体平台;

中国矿业网、中国挖掘机网、中国铸造网、中国压铸网、中国汽车制造网、世铝网、

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·69·中国有色金属网、有色金属资讯网、金属加工等行业领先专业媒体53 家,其他行业相关专业媒体 180 家;

百度推广、360 推广等网络搜索平台全面覆盖关键词搜索客户;【精彩同期活动】

2025 中国铸造技术创新突出贡献奖颁奖仪式

2025 中国冶金熔铸技术研讨会

2025 中国再生金属产业链融合发展论坛

2025 中国新能源汽车及车身轻量化高峰论坛

2025 中国绿色矿山发展论坛

【参展细则】

★普通标准展位 3m×3m 国内企业:RMB 9800 元/个;国外企业: RMB 15800 元/个;★国际品牌展位(9 ㎡,豪华装饰配置)RMB 12800 元/个;国外企业: RMB18800元/个;

★室内光地(36 ㎡起租) 国内企业: RMB 1000 元/㎡;国外企业: RMB2000元/㎡;展位配备:光管两支、纸篓一个、展板、楣板、一桌二椅、空调、照明、保安、清洁等。

注:空地不提供任何展具设施,展馆收取的特装管理费、水电费由展商及其特装承建商自理。

【组委会秘书处】

联系人:赵云 13839214033(微信) 15093067551

往届回顾

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·70·

高频机械脉冲式振动铸造对铸件材质致密性的影响原理浅析王俊(高级工程师)

(武汉威斯克工程机械设备有限公司总经理兼总工程师,湖北武汉430050)

摘要:脉冲式高频振动铸造首创性解决了金属材料在高温离散状态下从独立的原子或分子形态向多元合金晶体结构加速转化,且在高频脉冲式激振下快速达到过冷度平衡孕晶形成的优化过程。这一热态液体金属材料从原来的被动热扩散向主动进行热扩散,提前强化了热平衡交换运动的进行而促进从单一原子或分子向多元合金晶包形成的优化成因;也是曾被忽略或者说不为多数人所知的且能够人为干预的从原来适温条件下的自然冷凝转换为高频脉冲激振状态下的:提前孕核的早结、多结、细结和平衡结晶,且无气、无渣、无收缩的理想材质凝固过程都是得益于高频振动浇铸台的恰当应用。这一全新技术工艺的成功实践,为解决加速热扩散、加速结晶、校正晶格错位、消除气隙为晶粒细化致密提供了有效的外力支援。打破了基本粒子向被吸符方向快速准确汇聚结晶的阻碍。如此也就大大减少了产生晶格缺陷的发生。道理其实很简单:振动力高频脉动冲击波就会加快弱能原子从原低温区向高温区的快速移动汇聚,这种热冷原子的汇聚交换位移就是一种热冷能量交换运动与平衡的反复;在这个过程中带来的轻质比重的热、气、渣的强制快速折出也就是加速了过冷度的提前实现的过程。

当然,在常态下高温液态金属向冷凝的转变过程中的冷热交换也是始终都是存在的,只是在常态自然状态下的冷热交换过程中是相对缓慢的进行着,专业上称为适温下的“热交换平衡运动”。脉冲式高频振动台的作用会或者说一定要达到加速这个热交换平衡运动的进行才有意义;其实,这就好比要把一个冷态的金属固体加热成液态是一个道理,区别只是在于一个是通过不但的加热来改变金属的“热交换平衡运动”直至熔化;一个是借以高频振动加速散热到冷凝来改变它自然的“热交换平衡运动”以达到快速结晶、细化晶粒的直至快速平衡凝固的作用;从而达到高致密性材质结构才是高频脉冲式振动铸造这一新技术的本质。关键词:高频脉冲式振动铸造、热交换平衡运动、细化晶粒Analysis of the influence principle of high-frequency mechanical pulsevibrationcasting on the compactness of casting materials

Wang Jun (Senior Engineer)

(General Manager and Chief Engineer of Wuhan Wesker Engineering Machinery EquipmentCo., Ltd., Wuhan 430050, Hubei)

molecular or atomic morphology to multi-element alloy crystal structure under high temperaturediscrete state, and the formation of undercooling balance crystal under high-frequency pulse excitation. The optimization result of this hot metal material from passive thermal diffusion to active advancedthermal equilibrium exchange movement, which promotes the formation of the crystal claddingfromasingle atom or molecule to a multi-component alloy; It is also an ideal material solidification processthathas been ignored or unknown to most people and can be interfered by people: early formation, multipleformation, fine formation and balanced crystallization without gas, slag and shrinkage. The applicationof

high-frequency vibration casting table provides effective external force support for acceleratingheatdiffusion, accelerating crystallization, correcting lattice, eliminating air gap and grain refinement. It breaksthe barrier of fast movement of grains to the correct crystallization direction, and greatly reducesandcorrects the lattice dislocation damping. The truth is very simple: the high-frequency pulsation impact of thevibrating force will accelerate the accelerated displacement of the atom. This displacement is a kindof

repetition of heat exchange movement and balance. The folding of heat, gas and impurities of light weight inthis process is also a process to accelerate the realization of supercooling. Of course, the cold and heat exchange always exists during the transition fromliquidmetal tocondensation, but it is relatively slow in the cold and heat exchange process under natural normal

temperature, which is professionally called \"heat exchange equilibrium movement\" under appropriatetemperature. Pulse type high-frequency vibration table can or must accelerate the heat exchange balancemovement to make sense; In fact, this is just like heating a cold metal solid into a liquid. The differenceisthat one is to change the \"heat exchange equilibrium movement\" of the metal until it melts throughheating;

One is to use high-frequency vibration to accelerate heat dissipation to condensation to change its natural \"heat exchange balance movement\" to achieve rapid crystallization, grain refinement and evenrapid

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·71·solidification. The essence of this technology is to achieve high density material structure. Keywords: high-frequency pulse vibration casting, heat exchange balance movement, grain refining.一、什么是高频机械脉冲式振动铸造

振动铸造(或者说也叫动态铸造是在传统重力铸造基础的一种创新)最早起源于20 世纪初,成熟且有规模的应用开始于上世纪的 70 年代中晚期。最早期的工艺形式就是在通用铸造行业里应用的离心浇铸和压力浇铸;在高科技尖端铸造领域就已有了超声波振动和电磁振动冶炼铸造的应用。离心浇铸是最早用于边振边浇的且有别于传统重力铸造的振动铸造形式;至于超声波振动和电磁振动主要是应用在熔炼中。这就是最早期的振动技术在铸造中的应用。它们的初宗就是为了有效的脱氧、排气、除杂、防缩松;当有了超声波和高频电磁振动台的应用导向后才有了更高的目标:就是希望能有效地促进液态金属的精炼与还原,加速结晶,细化晶粒。由于受限于当时的振动设备的局限性,所收到的效果十分有限。但超声波振动和电磁振动冶炼铸造的应用为后来的高频振动铸造研究垫实了理论基础并指明了发展方向。所以,高频机械脉冲式振动铸造首创性解决了金属材料在高温离散状态下从独立的原子(或分子)形态向多元合金晶体结构在高频脉冲式激振下快速达到过冷度平衡孕晶形成的优化过程。这一热态金属材料形成的早期热平衡交换运动促进从单一原子或分子结构到多元合金晶包的过程,也是曾被人们忽略或者说不为多数人知的且能够人为干预的早结、多结、细结和平衡结晶且无气、无渣、无收缩的理想材质凝固效果。现在要探索的真正意义上的机械高频脉冲式振动铸造就是在向人们揭示在动态的机械脉冲式振动铸造这个过程的规律性。二、高频脉冲振动在冶炼中的应用

什么是高频振动铸造?高频振动铸造就是在从金属材料的熔炼中的氧化后期就开始加已高频振动力波的介入——直至还原——到浇铸这三个重要过程中都是在高频振动的介入中完成的。特别是高频脉冲式振动还原和高频脉冲式振动浇铸这两个环节的应用尤为重要。高频振动冶炼早在航空航天高合金材料熔炼中就有应用.后来在有色金属的熔炼中也得到了成功地推广.现在在通用黑色金属铸造的熔炼过程中也已经得到了很高的关注度。

图 1.GZT250M5H 型五维脉冲式高频振动浇铸台. 图 2.ZEB250E 型数字高频智能电源控制系统1、什么是高频振动熔炼:高频振动熔炼是指人们在金属熔炼过程中就加入了高频振动这一外力干预要素.一般情况下,主要是在金属熔炼的中期和后期(既氧化期和还原期)振动介入.

2、高频振动在熔炼中的作用:氧化期的中低频振动介入主要是为的金属液体的沸腾的更充分.振动会加强氧化沸腾的强度;振动氧化对脱氧非常有帮助.

3、还原期的高频振动介入:主要是为了还原材料成份(碳 C 硅 Si 锰 Ma 及其他主要化学成份)的稳定和进一步除气除渣,并能十分有效地防止(如碳 C、硫 S、磷 P 等轻质元素)的偏折现象的出现;高频振动的介入会有利于快速还原的效率;更有利于提高主要元素的收得率;高频振动在还原时的介入强化了还原效率;这就相当于把传统的静还原改为以动制静的动静还原。这对下道工序高频振动浇铸环节中以获得更好的细化晶粒有非常好的铺垫作用。

脉冲式高频振动(图 1、2)在冶炼还原这一过程非常有意义:如果说振动浇注这最后一道除气降杂,优化晶相细化晶粒的手段只有治标之功的话,那在还原期的高频振动介入就是标本兼治的先行之手。因为还原期的高频振动介入非常有利于液态金属从浮动状态下快速镇静下来。这一有益过程大大的加强了液态金属在刚完成氧化浮动状态向还原状况转变所需要的镇静状态的还原主动性。可以说,这也是一种以动制静的新式还原手段,且对高频振动浇铸后的过冷度的早期实现很有帮助,有效地缩短了还原时间和提高了还原效率,其积极的意义是不言而喻的。三、高频脉冲振动浇铸在现代铸造中成功的应用

最早期的边振边浇注就是离心浇铸工艺的应用。为什么会把离心浇铸归类于振动浇注?道理很简单,离心

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浇注有别于通常的重力静态浇铸。因为在整个浇铸流程中因旋转的作用是有振动力介入存在的。由于其振动力相对弱小, 离心浇铸在铸造行业内的应用范围相对有限。

1、GZT250M 型高频脉冲式振动浇铸台的出现给我们带了全新的局面(图 1、图2)。最早期就是用的工频非脉冲式振动浇铸以 50HZ 的振荡频率太低无法达到与运动原子相近的同频捕获,仅仅只能对除碴气带来一些有利影响, 且不彻底。因为振动频率太低没有起到对液态金属在结晶过程中的影响力。当脉冲式高频振动电机以 200-250HZ 次之上的激振频次的出现。机械脉冲式高频振动铸造的时代才得以真正到来。2、高频振动铸造的定义。所谓高频振动铸造就是在通常的重力铸造(所谓重力铸造就是我们通常用顶浇和底注的这种静态浇铸法都是属于重力铸造)条件下浇铸时引入的机械脉冲式高频振动能量力波的介入。也就有了后来人们俗称的边振边浇的工艺流程:金属液体经高频振动熔炼还原之后又继续而实施高频振动浇注,这实际就是欧日早期应用为纯净金属炉外二次精炼过程;脉冲振动有利于净化和十分有效的促进了过冷度的提前实现促进孕晶的提前;达到早结晶细结晶的致密材料组织的功效。高频脉冲式振动浇铸的应用是在GZT250M型高频振动台的出现才得以实现的”(见图 1、2、3,4)

图 3.振动浇铸前的烧壳现场 图 4.GZT250M 型高频振动浇铸台浇铸现场3、高频振动浇铸台的基本技术参数和应用要求:GZT250M 型高频振动浇铸台的电源频200HZ 起;脉冲式振动台的额定振频是 6000-9000 次/分钟;频带调节出厂设置范围在 4500-12000 次/分钟。振幅范围在0.5-2.2(平均值区间为 0.8-1.2)mm。GZT250M 型高频振动浇铸台正式开始启用于本世纪初的2000年前的军工产品的台架的振动试验之用;2000 年后随着中国汽车行业的铝合金汽车零部件的铸造生产之需,在铸锌铝合金零部件的金属模振动铸造。之后才逐渐被广泛应用于消失模及 V 法的浇铸中。一般来说,激振频率不低于 4500 次/分钟,最高不超过 7500 次/ 分钟,振幅是随着振频增高而降低的(应用取值0.8-1.2mm对应的振频大至在 7000—5000 次上下。但这个振幅在不同型号不同厂的振动电机上的表现也是不一致的。此处的振幅值是以 GZF120—250 型消失浇铸台专用高频振电机为例。可根据被振材料的特性作适当的调整,有关频率的调整是通过变频电源控制柜上的液晶显示屏下面的调查节 旋钮或配置专用的调频开关来实现的见图2。但振幅是不可直接调节的,因为振幅是随着振频增高而降低,振动频率降低而增高,严格地讲那只是个相对值,准确的说,我们要选择的是只振频而不是振幅)。振频太低达不到刺激晶核的过早形成。太高又破坏了业已形成的结晶粒的有序排列(见图 5)。北京谋有色金属材料研究机构通一系列的试验证明,在锌铝合金振动浇铸中最佳振动频 5000-7000 次/分钟。在通用钢、铁的铸造领域的应用还可以稍低一点,因为钢铁水的热度远高于有色金属,其金属液的流动性更好;重要的是钢铁金属的振动力波的传递效率远高于有色金属。所以,在浇注时常用的都是 4500-6500 次/每分钟的振频范围。不同的材料应当有着不同的振动频带工艺方案的选择。GZT200M 到 GZT250M 到现在的第三代 GZT250M5H 型五维度第三代高频台脉冲式,平振型、多维度、多点集群立体共振是它的独有的技术特点,激励结晶效能是 GZT250M 型系列高频振动浇铸台的独具特性。四、高频脉冲式振动浇铸对液态金属金相结晶与晶粒细化的分析既然谈到了高频振动对液态金属的结晶有影响,就不能不先介绍一下晶体的构成。见下图5-1.如果一块晶体内部的晶格完全一致,这叫单晶体;而实际上哪怕一小块很小的金属中也包含了许多小晶体。因为不同元素的成份所形成的不规则的颗粒状我们称之为晶粒;晶粒与晶粒之间的界面叫晶界;这些不规则的晶粒组成的晶体就构成了图 5-1 多晶体结构及结晶缺陷。

多晶格非理想晶体截面图 点缺陷图 面缺陷图 线缺陷图图 5-1.多晶体结构示意图 图 5-2.晶格空位间隔示意图 图 5-3.晶界过渡示意图 图5-4.亚结构示意图

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·73·1、结晶与结晶界面气隙的缺陷的成形原理

如果我们不知道金属结晶过程中所存在的缺陷,我们就没办法理解高频振动浇铸会究竟作用于何处。为什么说高频振动台所产生的高频脉冲力波会对晶格中晶粒的细化与优化排列产生作用?就是因为在金属从液态向固态转变过程,原本也就是一个加速热量扩散过程,且加强了金属元子按照自身的金相规律收缩力量的物理演变速度(这就是后面会讲到的热交换平衡运动)。在此演变过程中任何有效的外力对金属原子运动的干预都会直接影响其最终的结晶晶核数量产生率与结晶体晶包的成长速度。理论上讲结晶好象只是温度与时间的关系。殊不知,高频振动台的脉冲激振力波的介入就十分明显有效的加快了热扩散速度,提高了过冷度的形成,为早结晶提高了时效。见图 7 所示。所以。常态下的时间与温度的关系比值在外力的影响下是可以改变的。2、 金属晶体缺陷分类:

晶体中的原子完全按理想规则排列时称为理想晶体。客观上由于结晶的错位及其它加工条件的诸多影响,晶体内部是存在大量金相缺陷的;这些缺陷的存在大大的影响了材料的综合机械性能。例如:一个理想的金属晶体材料的理论屈服强度比实际现实(非理想晶体)材料性能要高出 1000 倍左右。这高达一千多倍的差距原因就是在如上图 5 中结晶过程中存留的点缺陷、面缺陷、线缺陷三大金相缺陷造成的。如图5-2、5-3、5-4所示。

3、金属的结晶过程:

要想解决金相缺陷的存在,就必须了解金属金相的形成的起始至终的过程。我们都知道金属结晶时首先是由一批最早过冷原子自发晶核不断的吸附周围液态中的原子而成长壮大的;最后金属便由许多外形不规则的小晶粒所组成。如此我们就知道了液态金属的结晶过程是由晶核的产生和晶核的成长两个基本过程组成的。见图6-1.了解了这一成因过程对我们将如何择机适时干预这一过程十分重要。从图 6 示液态的理论结晶临界点开始到 2 阶段过冷度△t 形成即达到实际结晶温度起;3 阶段自发晶核不断的吸附周围液态中的原子而成长壮大;直至 4、5 阶段完成结晶. 这个过程中最关键的临界点就是达到过冷度的 2 阶段。在这个适温时间区间内,单位时间内孕育形成的晶核越多,最后得到的晶粒就越细。如何影响这个阶段的结晶细化效率就是我们今天要重点阐述的目标。我们只有弄清了这个过程的成因,我们才能知道如何去影响它。如何快速影响这个适温阶段的快速结晶就是我们今天要重点阐述地目的。

此时也称液相 液固共存时的 2至3至4阶段属固常溶体也叫两相体 固相体1 液态——————2 少量晶核的形成————3 晶包在扩大————4 大面积结晶————5 完成结晶图6.金属结晶过程示意图

五、影响晶粒细化形成的主要因素

我们知道金属在结晶过程中单位时间内能快速形成越多的细化晶核,晶核成长的越快所得到的最终金相结构越理想,其综合机械性能越高。如何达到快速形成多晶核、快速结晶、快速成长?最有效的办法有如下三种:1、增大金属的过冷度△t ,加快液态金属的冷却。使液态金属过冷到较低的温度(就是快速散热)以增强结晶能力(晶核的孕育),单位时间内形成的晶核数量增多,由此结晶后的晶粒变细。从目前的最直观的工艺手段也就是高频振动台的脉冲力波的介入,可以加速过冷度的实现。参见图 7 形核率N 和成长率G与过冷度△t(见式-1)

理论结晶温度 t0 与实际结晶温度 t1 之差: t0-t1=△t 过冷度式-1:过冷度公式

见图 8 所示:如果在此阶段有高频振动的介入有利于过冷度的早实现。因为高频振动会十分有效的加速金属液的散热冷却。提早让液态金属液温降进入结晶所需要的临界点以下(见图 8);即快速从理论结晶温度降低到实际结晶温度;这个过度区间的温差也就我们图 7 和图 8 中标示的过冷度△t;由于材料的不同这个区间点也是不一样的,如何增加过冷度对晶核的早孕育和最大限度地消除或校正液态金属在结晶晶格缺陷的产生或最小化至关重要。我们今天从上到下所要阐述的内容都是在研讨如何适当的提前实现过冷度△t 或者说如何更加有效地干予热平衡运动的热扩散效率。

2、变质处理法:对于一些大型铸件因体量大热量集中,扩散热量慢,要想获得较大的过冷度是很困难的。为获得细化晶粒通常是加入一些对应的冷金属物质如:铝 Al、钒 V 或少量的钛Ti、铌Nb 等元素以达到快

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速结晶和细化晶粒的目的。(如果同时加入高频振力波的介入就会加速散热,也就更加有效地提高添加剂快速形成结晶晶核)。

3、高频脉冲式振动铸造凝固法:高频振动力波分三种:一是最早期的超声波束射振动,二是电磁振动;三是高频振动浇铸结晶台。超声波振动由于其束谢特性只适应点对点的作用;电磁振动耗能大,输出力小也不适应于大吨位工业化的应用。所以,前两种只适应真空冶炼和试验室及小吨位铸冶或试验应用。成规模的工业化生产还只有当前最适应于铸造的就是高频振动浇铸结晶台。高频振动台产生的振力波其扩散特性非常有利于在金属原子(或分子)间快速全方位传递;特别适应于液态金属强化浮硅孕晶形成;也可以叫晶孕核的产生。(为什么高频振动会影响到过冷度的实现与结晶的细化后面会有详细的说明)合理的结晶区间 过冷的结晶区间 理论结晶线 实际结晶线图7.形核率N和成长率G与过冷度△t 图8.纯铁金额属的冷却曲线上述的三种加速结晶细化晶粒的工艺方法的前两种在没有增加高频振动力波的介入都是有其局限性的,第一条比较理论化,实际可操作性不强。第二条用添加剂的办法极难控制好增添剂量的多少。很容易影响铸造材料成份的精确度。如何解决这一突出矛盾?第三种全新的技术 GZT250M 型高频机械脉冲式振动浇铸台的应用:脉冲式振动铸造技术的边振边浇注的工艺方法十分有效地解决了金属材料从液态向固态成形的最后关口补充了快速结晶、细化晶粒且最大限度地降低晶相缺陷的有效手段。高频台即是一种独立的工艺手段,同时又十分贴切的配合其它的促进结晶的工艺流程之中且不可或缺关键要素。这是继 4000 年的铸造文明史之后中国人在世界通用铸造史上又一重大创新与贡献。六、高频脉冲式振动对热交换平衡运动的影响及金属致密关系的分析在铸造过程中所有的方法都是在围绕着如何快速结晶、如何细化晶粒。通过图9 和表1 我们可以很明白的确认出细化晶粒与快速结晶带来的机械性能的提升。但都没有对结晶过程中形成的晶格缺陷如图6-1-2-3-4提出有效的解决方法。要想快速结晶就得有效降低过冷△t 。高频振动浇铸台的应用为解决加速热度扩散、加速结晶、校正晶格、消除气隙为、晶粒细化提供了有效的外力支援。打破了晶粒向正确的结晶方向快速移动的阻碍,大大的减少了并校正晶格的错位阻尼。道理其实很简单:振动力的高频脉动冲击就会加快原子的加速位移,这种位移就是一种热量交换运动与平衡的反复,在这个过程中带来的轻质比重的热、气、杂的折出也就是加速过冷度的实现的过程。当然,在液态金属向冷凝的转变过程中的冷热交换始终都是存在的,只是在自然常温状态下的冷热交换过程中是相对缓慢的进行着,专业上称为适温下的“热交换平衡运动”。脉冲式高频振动台会或者说一定要达到加速这个热交换平衡运动的进行才有意义;其实这就好比你要把一个冷态的金属固体加热成液态是一个道理,区别只是在于一个是通过不但的加热来改变金属的“热交换平衡运动”直至熔化;一个是借以高频振动加速散热到冷凝来改变它自然的

“热交换平衡运动”以达到快速结晶、细化晶粒的直至快速凝固的作用。国内一些权威机构研究证明了高频振动能量作用是可以促进热交换平衡运动且满足克劳修斯平衡式的结果的。(见式-2)式-2:热交换平衡运动微分平衡式

既然实验认证液态金属在脉冲式激振的作用下的热交换基本满足克拉佩龙-克劳修斯的微分平衡式。也就说明了在液态金属内的外力干预的可行性、金属结晶体内的在振动力的激振下热平衡交换的客观性和其规律性。(克劳修斯(伯诺瓦·保罗·埃米尔·克拉珀龙(法语:Benoît Paul émile Clapeyron (1799 年2月26日-1864 年 1 月 28 日)法国物理学家,工程师,在热力学研究方面有很大贡献。Rudolph Clausius,1822~1888)德国物理学家, 是气体动理论和热力学的主要奠基人之一。)

高频脉冲振动力的激振有利于在液态金属结晶过程中存在的气隙以及原子核之间的牵制阻尼降低,都会因高频振动台所产生的脉冲激振力能有效促进热冷原子的对流运动带来快速热量的扩散,以及金属的收缩等因素而形成的热应力平衡也能因此而起到十分明显的促进其交换;如果此时没有高频振动这个外力的介入,结晶晶

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·75·格缺陷的大量存在就是必然的了。高频振动力波的激振条件下无条件的打破或降低了晶格错位存在的条件或者可最大限度地减少点、线、面缺陷存在的量级。高温液态流体金属晶粒之间相互充填和充实的机理,是在高频激振波的作用下,能最大限度地挤压出流体液晶中的气体和杂质;或者说:高频振动台脉冲力所产生的高频率激振波作用能最大限度地为气渣等轻质物质的快速逃逸析出提供了最佳条件;也能最大程度上减小金属晶粒结晶过程中的晶体之的无序性;同时晶粒经受到高频激振诱引下的惯性力作用会减小晶层间磨擦阻尼,晶粒之间的吸附引力能力也大大削弱。此类形态的出现就是有了振动频率达 6000-9000 次(即:200-250HZ是最基本的捕获热态金属材料离散状态下运动原子的频率)的高频脉冲激振影响下才能达到的致密效应,就目前为止是大多数用户的应用实践经验确认了这一振频值的选择的适应性。其实这种技术最早在航空航天用材钛合金的真空冶炼中就得到过类似的验证。当然,实际上在黑色金属领域的应用我们建议尽量选择在消失模腔用6000——9000 次/每分钟的振动频率是可行的;特殊情况下再高一些作短暂的调节性激振动也不是不可以。据北京谋金属材料研究院和南昌大学有一课题组对有色金属中锌铝合金铸件与黑色金属中的铸钢铸铁件在不同频率振动条件下金属收缩试验对照模型中我们很容易得到上述这个结论(图 9、10)。同在金属模腔条件下的振动凹陷坑形可进一步证实消失模腔条件下振动频次 6000 次左右(100HZ)的振频是合适的(至少目前的研究结论是如此)。再高无益且易出现颤振(什么是颤振和紊振?后面会专门讲到的),问题是的如消失模腔或非金属模都是经受不起更高的振频。

无振 200HZ 400HZ 600HZ 100HZ 200HZ 300HZ

自然收缩 振动收缩 心部强收缩 收缩保和 振动收缩明显 有效强化收缩强收缩至保和图9.锌铝合金在振动下收缩的对比示意图 图10.铸钢(铁)不同频率振动下收缩的对比示意图还有一个金属特性:那就是从微观物理学上讲,在离散状态下的金属的最小单元的原子围绕原子核的高速旋转运动时是不受重力加速度的影响的(所以工频振动对其是没有影响力的,只有脉冲式高频脉冲振动波才能同频捕且获影响到它运动)。而我们这里恰恰就是要讲如何通过外力影响它的运动来达到优化孕晶结晶的目的。工频振动恰恰就只是应用重力加速度的正弦振动带来液态金属的振荡(图 14、16)。所以说工频振动台对结晶是没有影响作用的或者说不到 4500 次以上的正弦重心引力振动是远不足以影响液态金属的物理性能。为什么最早期的影响结晶的方法就只是超声波和电磁振力台而不是工频振动台?原因就在于此。但GZT250M型高频振动台的出现就改变了这一局面。高频振动台所产生的是高频率微振幅脉冲力波(图15、17)强劲的高频次的冲击强度的对比图谱告诉了我们,高频振动台在铸造中的的应用对液态金属中各种金属原子在结晶过程中形成晶核起到远高于超声波的作用。因为高频振动力波在是在金属内力波传递效能几乎是100%(中学物理中有一个著名的钢球击打钢球的试验就明白了:力在固态下传递无衰减,但在固态下是有方向性的。而高频力波在液态下的传会更加强劲且无方向性,这是因为液态下的原子的高速运动受到高频激荡力量的冲击后它同时也会把这个力传递给它周围的运动中的原子或分子个体而产生连锁反应。所以脉冲式高频台的激振效应远超过且优于超声波束射的局限性)(表 1 如下)

铸锭结晶构造示意图(图11.中的三层结晶区中 1 是表面细晶区,2 是柱状晶粒区,3 是中心等轴晶粒区)图11. 从图11 三层结晶区的晶粒粗细就可明确的说明了合理快速冷却对细化晶粒是多么重要。首先,高频振动脉冲力波同超声波一样对高速活跃的液态金属有着十分强劲影响作用,且远比超声波拥有良好的扩散性。其二,还有一个原理就是高频振脉冲动能的加载;会明显的加速了型腔内液相金粒与型腔壁边早冷先孕晶核形成对流交换,从而加速快速结晶的效率,同时在这种交换与流动过程中就会造成不但的液态热

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量的再平衡析出,气、杂在这个不但的热交换运动中带着热量被挤出逃逸,也就是排气除杂降温的过程。其三,就是晶核形成的不管是片状晶粒还是树状,总之在晶粒的最外端都是尖枝状,这些尖枝头顶尖一部分都会因脉冲振动带动的热交换运动的加而断裂或脱离而形成新的晶核从新吸附周围液晶形成新的晶体单元(这也是一种存在的可能性)。但这一振动细化晶粒的原理在金属材料研究界是一个最早达成的基本共识。但细化晶粒主要取决于振断晶枝是有待商榷的。当然,对高频振动在金属材料熔炼与铸造这个领域的运用研究是一个永恒的课题,远没有到达终点。表 1 晶粒大小对金属材料强度和塑性的影响晶粒的直径越小其抗拉强度δb 和延伸率δ值就越大.为什么说高频振动会影响结晶:液态金属的热平衡交换在高频振动作用下,结晶体微观结构的优化排列所形成的排气、析杂的同时也加速了热量的扩散,正是这种热扩散的加强就促成了快速结晶和多晶核的形成。通过图 11 我们不难看出快速结晶与快速冷却是有直接关系的。这个成因就是如何快速让液态金属快速温降越过理论结晶线形成所需要的实际结晶温度(过冷度△t)。铸锭结晶构造示意图的粗细的金相分布,十分明确地告诉我们如何合理地提高过冷度实现的速度,是决定结晶效果的重要因素。

在高热度密闭的结晶腔内或型腔内,目前唯一能给予的就是通过高频振动台施以高频振动脉冲力波。这一高频脉冲激振就是细化晶粒的直接作用,借以打破了液态金属在自然温降下的自动热平衡交换的结晶格局(而图 11 铸锭就是典型的自然温度下的结晶状态,这显然不是我们铸件所需要的状态;但通过它的结晶状态让我们明确了冷得快就结晶细化是肯定的图 13 也证明了这一点)。这正好对应了图7、8 涵数模型的效应。于是在高频激振形成的挤压引力的作用下,强化的流动性提升,且促进了晶粒在高频振动波的激荡形成的优化过程,形成的金相细化结构即单位时间内多产生晶核,这正是我们所希望的高精良铸造效果。也正是这种在高频率、微振幅激振波的引导下形成的晶间高透气性和杂质强析出能力,才大大缩小的晶面的无歇、无杂的同时校正了晶格缺陷的存在而达到理想致密的结晶状态。使之,最终固态金属的比重能最大限度地接近或完全达到或甚至超越理论比重值,这就是高频振动台边振边浇带来的高致密性(请参见图 12、13 的对照)。同时,在金属冷凝过程中从半液态向固态形成的后期,高频振动的作用还能大大降低或消除铸造应力的残留。这一点,只要是做金属材料人们都明白这一结果会给铸件的后加工带来多么大的好处。 同一材料没有加振铸件晶相晶粒粗大无序。如图 12

图 12 没有通过振动铸造的锌铝合金铸件在 500 倍光学显微镜放大晶相图例和屈服强度测定.再请看图 13 通过振动浇铸的铸件晶相晶粒细腻有序且综合机械性能比前者高达2.5 倍图 13 通过振铸造铸的锌铝合金铸件在 500 倍光学显微镜放大晶相图例及屈服强度测定。七、高频脉冲式振动台与工频台的区别

为什么要对工频振动台(图 14)和高频振动台(图 15)加以对比?因为不是只要有振动就会影响结晶的。也只有高频振动的脉冲力量在振动铸造中会才能带来如此高致密效果。那让我们来建立一个工频激振和高频激振运动波形对比,仅从物理层面上看,就会更清楚地证明高频振动波给高致密结晶是如何创造了可能性的(参见图 16、17)。

我们都知道 50HZ 的工频振动 2840 次/分,那么(高频振动电机我们就以消失浇铸台专用的GZF120-200型为例)100HZ 的高频振动频率就有用 6000 或 12000 次/分钟来对比。从这一数据对比中我们不难看出:工频 2840 次/60 秒=47 次/秒,高频 6000-12000 次/60 秒=100-200 次/秒。100/47=2.13-4.3 倍(参见图16、17 的波形对照),显然, 高频比工频振动平均高出了 2.13 倍次/秒;也就是说,在单位时间(1 秒)内一

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·77·个工频振动波次中,高频振动频次要高出工振动的 2.13-4.3 倍。如果我们载取工频振动的一个振幅波(见图16、17),放大到可画出一个脉冲波图来看的话,那么我们就可以很清楚的看成到:当工频振动的一秒内高频振动台已完成了 100-200 多次激振。所以, 每秒 47 次的工频振动对应 100-200 次/秒的高频振动PK出的影响结晶聚的金相组织优化效果能力是显而易见的。

(见图 14 和图 16)(见图 15 和图 17)

振动频次 2840 次/分钟振频不可调 高频台 4500-18000 次/分钟-振频可调图 14.工频三维振实台 图 15.GZT250M5H 型五维脉冲式高频振动浇铸台从下两个振波图示我们不难理解到工频正振动力对液态金属的影响肯定是远不能与高频振动台产生的脉冲波带来的影响大。图 16 与图 17 我们可十分明确地看到在一个正弦波距内或者说是在同一个单位时间内工频台完成一个振动周期时而高频台已经完成了一百多次的激振。工频台为什么需要三维(如图14)?是因工频的振频太低,所以人们才不得以从另外两维方向加振以强化颤抖振动的密实效果;而高频台之所以仅一维的振频足够高了。最关键的是工频台给腔内金属带来的只是震荡。而高频脉冲式振动所产生作用是高温原子和相对独立的分子体的热交换运动且不会影响腔内的还原环境。再看 图 16 显示出的是2 个单位时间内的两次振动频谱;图 17 表达的是高频台在与工频振动同 1 个单位时间内完成的近百次的振动频谱就说明了两者的物理特性差距。

图16.工频台正弦振动波图谱 图17.高频台脉冲振动波测试(平振型)图谱八、高频脉冲式振动台是加速结晶和细化晶粒的最有效途径从上述 GZT250M 型高频台的激振频率数据结果就足以说明真正意义上的高频振动的共振激励结晶效能,能使液态金属从高温流体状到冷凝结晶的过程中提高填充能力,因具有高频次的激振诱引晶粒细化得到十分显著的强 化。由此,使得金属材料的铸造品质与综合机械性能得到十分显著地提高就成为必然。因为我们的常用铸件与真正理想的品质还有着“一千倍”的差距。这就说明我们当下的铸件产品质量有待提高的空间十分巨大。特别是从事高锰钢及其它耐磨钢的厂家,如何提高抗耐磨性能?最快捷的办法就采用目前最先进的高频振动台实施振动浇铸来加强金相结构的优化。如果还有没有采取高频振动浇铸的应当尽快完善这套工艺流程。当然,虽说在多晶格里,也就是合金钢种的条件下是不可能达到理想晶格的金相组织的。但我们在高频振动边振边浇铸的条件下是完全有可能大大地缩小这种差距和提高铸件的金相质量的。如何采用更新更高的新技术手段和更简明有效的工艺方法,提高铸件产品的技术含量才正是企业所需要认真探索的。用什么样方法和事半功倍的投资而取得高回报?这就是要探索的核心:采用高频振动台施于铸造。所以,至少目前只有高频振动台配合传统的和其它行之有效的工艺路线施行振动浇铸,才能帮达到将一款普通产品提高成为高附价值产品的不二选择。

只有比效才有鉴别:见图 13、18 高频振动浇铸出来的产品断面金相图,图12、19 没有高频振动浇铸出来的同一产品实物晶相和断面图。对比的结果不难看出:高频振动浇铸的产品金相:金相组织紧凑,致密,结晶细腻均匀;没有加振浇铸的同一产品材料:晶粒组织粗大、杂乱、松散。在这两个有着十分明显反差的结果面前,我们有理由相信高频振动台在振动铸造中的强大作用存在的客观性。而且完全能证明了上面一全部理论阐述的可行性与方向性。那么我们就可以负责任地说:高频振动铸造带来的就是从非理想结晶——向理想结晶材料综合机械能的优化是确定的。

在我们在更加用心为之努力探索这一目标时,一定要清醒地认识到:不是是个台都能振!不是什么型式的台都能振出一个高致密度的!更不是振动频次越高越好(振频低少于 4500 次更没有实效)!请注意高频振动浇铸时振动台的工艺参数的选择:在 150-250HZ(对应的 GZF120-250M 型高频振动电机的脉冲频次就是4500-12000 次/分钟)的高频振动条件下边振边浇铸的金相结构与综合机械性能的质量指标的成倍提高是确定

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的。图 13、18 致密的铸件晶相断面已经说明了这一结果。但在消失模的振动浇铸时,要特别注意对高频振动浇铸的过度振动也会造成金相挤压应力的存留。因此,振动频次不能过高,一般原则是4500-12000次/分钟(平均值 6000-9000 次/分钟为佳这也是大多数用过高频振动浇铸的厂家通过GZT250 型台的应用的实例总结)。为什么我们要反复强调这一点呢?再回到图 7 对形核率 N/成长率 G 的比值观察:从图中从结晶开始到成长率的峰值点的这个区间是金属液的过冷度越大,结晶后得到的晶粒越细小。但从图中的虚线部分又可明显地看到:当冷却速度过大后 N 和 G 反而下降。这就是过大的温降(过冷度△t 过冷)会事得其反。原因就是过冷度过大又反而会直接影响原子热度的扩散从而限制了结晶的速度。所以。在液态下尽量不要采用大于8000-10000 次/分钟的振动频率用于振动浇注,同时我们也要强调一个误区:在有色金属在钢质模腔内施以正压下(氮气加压 1.0MPa)的压力振动浇铸振频是可以达到 400—600HZ 的都是可以的。但,我们这里强调的是在消失模腔负压下的黑色金属的振频是有一定的局限性的。原因有三:一是:过度振动也会造成金属液体过冷度△t 过大而结晶效率降低;二是:过振会大大提高消失模型腔破损率。三是:强振或紊振都会造成晶包挤压形成铸造应力残留增大。脉冲式高频振动台在浇铸中的应用是必须的。如此,用好了高频振动浇铸带来的铸件品质的提高与直经济效益是十分巨大的。仅从图 18、19 的铸件断面组织的优劣对比和图20、21冒口收缩表现的差异性就可以管中窥虎可见一斑。

加压断力约200 多吨 加压约80 吨压断(这就是致密与不致密差距)图18.高频振动浇铸出来的板锤断面实例图19.没有采用振动浇铸的板锤断面实例

应当明白:再好的理论阐述与缜密推导的都没有一个真实的实践结果更有说服力(图13 的金相分析图更加有证明力:这个真实而珍贵的科学结论是北京一材料研究所与南昌大学一课题组在经过年的实验获得的,可见学术界对振动铸造的研究一天都没有停止过;不了解怎样的台才是适应铸造用的高频浇铸台是需要负出代价的。

振浇的冒口:为补收收缩成了空心管 无振浇冒口:来不及补就自冷凝了图20.经过振动浇铸的冒口的十分有效的收缩到底实例 图21.没经过高频振动浇铸的冒口基本无收缩实例高频振动浇铸的应用前首先是要从优化浇冒口系统开始:从图 20、21 的对比可以看到到两个结论:一是,在高频振动浇铸的情况下,对一般中小型铸造件冒口的耗损至少可以减少 80%,对大吨位的铸件省下的冒口耗损可降低 50%是确定的;就铸钢件面言:一般情况下是冒口的设计相当于产品重量的50%-100%左右,大型铸件最高可达两倍之多,虽说材料是可以回收再用,但这里耗损的电能、人工等等损耗可是一笔大钱哟。二是,在高频振动浇铸条件下工件的致密度的提高是无可置疑。从图 21 冒口几乎无收缩的现象可以更进一步证明在没激振的情况下仅靠冒口补缩几乎是不可能的。因为体量小于总铸件的冒口的自身热交换比铸件本身还要快,有的甚至还要倒补。在高频振动浇铸的状态下,铸件产品的冒口的功能发挥得淋漓尽致见图20。还要怀疑振浇铸的产品的致密度吗?同理,你还能相信你没有振浇铸的产品是达到技术标准的实体吗!答案是肯定的:对很多没有通过高频振动浇铸的铸件比重一定是不达标的,更不用说致密了。据不少企业的经验值表明,高频振动浇铸的产品成品重量相对不振动的至少可提高 10-15%甚至更高;特别是在大型铸件上表现的由为明显。这百分之 15 的重量差带来的品质差可远不是这一点,综合机械性能那可是成倍甚至是几何倍的提高。再就是另外两个主要工艺节点的改进与提高:一是 涂料的选择,椐近二十多年的应用证明了只具备高温瓷化性能的涂料才适应振动铸造之用;作为 V 法和消失模如何选用合格的高频浇铸台和一款适合抗振的涂料,

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·79·振动浇铸就成功了一半;二是 砂箱负压的加强与相关设备的工艺调整或改造。在高频次高强度的激振状态下,仅靠那薄薄的一层脆弱的涂料支撑肯定是不现实的。负压系统的调整也是必须的,这些都是高频振动浇铸中重要的节点之一。采用 GZT200 或 GZT250M 型的高频振动浇铸台在上述两大工艺装备改造成本上的投入是最低的。因为 GZT250M 型的高频振动浇铸台是当下唯一型从首创到今天已具有近 20 多年专业积累,专业争对振动浇铸之用而设计定型的 V 法、消失模、腹模砂、树脂砂,特别是金属模等型式的适应振动浇铸的脉冲式高频振动浇铸台。九、高频脉冲式平振台的作用特征与高频紊振台的危害性

虽然说在国内有不少厂家都在试做高频台,但绝大多数厂由于缺乏象 GZF120-250 型可持续工作运行的、具有国际先进专用平振型脉冲式高频振动电机技术。大多数基本上都是采用国产型混凝土工程专用的150HZ对极非连续运行的工程模板共振型电机版本,替代套用改制而用于高频振动台的。这种机型通常设计的功力很大,同步性很差, 因此无法达到平稳的多机共振、激励结晶的消失模高频台独特的性能特征。更重要的是这些类型的高频振动电机大多数都不具备可持续工作运行的能力。不振还有模有样,一开机就响声震天,砂箱在台上就像触电般的乱跳。为什么?这就是紊振的破坏效应的反映,见图 22。(紊振波或颤振波)——破坏性很强的高频紊振型式如下:

美国航天局著名火箭专家:冯.布劳恩博士最先发现了紊振(颤振)在航天器运行中的存在,这才为美国的一系列航天事故和原苏联的 N1、德国的 V-2 弹道导弹的临空一爆等国际空乱事件找到了原因:起飞时的大推力加速度阶段产生的颤抖。再就是回收仓在重返大气层时的黑障阶段时的高频颤振是所有航天器需要经受的最大考验。所以, 航空航天的所有主体整机及部件都必须经受得起图 22 这样的振颤(紊振)。这一紊振并不仅仅只是存在于冯.布劳恩博士发现的航天器上;而在我们的工业振动技术应用中同样存在。如我们铸造应用的很多厂家出产的紊乱振动台上就广泛存在这种具有强破坏性。

振幅(mm)

振频(HZ)

图 22.就是紊振台所产生的混乱的破坏性振波图

如图 22。在这样的高频振颤下(俗称颤抖,也叫紊振)没有不被振破的型腔,这样的颤抖或紊乱振动就是破坏性的振动,这样的高频振颤仅限于破坏性试验之用,如航天航空器的零部件或整机的抗振验证;象消失模、树脂砂等绝对不能用的。可悲可叹的是我们现在看到的一窝风兴起的高频台多数都是这种效果的紊振高频台。什么样的台才是适应我们消失模浇铸的台呢?具备脉冲平振效果的高频台(如图15 和图17)。什么是高频平振台?高频脉冲平振就是它的振波从台面振力波发射板发射始终是在一维方向上,十分且具有规律性、一直性;见图 17 的高频振波

频谱,再对照图 22 和高频振颤图我们就不难明白一个合符技术标准与不符合要求的台区别有多大。(图22 高频振颤图:几乎是没有规律性的紊乱振动,这种激振效果主要适用于破坏性试验之用)。再请对照图17的高频平振波图就不难明白其差别与危害所在。竖轴是振幅,横轴是频率。请看当颤振频次达到7800次左右时其振幅上升到了

4mm.而平振台当达到 7800 次时的振幅而是下降到了 0.8-0.5mm 左右,在这么大的反差下大家就不难明白紊振台的危害与破坏性的强大了。所以说不是什台都能用浇铸的。

如消失模之类的非金属模肯定是不须要也经受不起这样的高频颤抖性振动的!请看:在图22 中有一条虚线, 颤振台的颤振强度只要不超过这个极限:振幅在 2.5MM 以下,振频不大于120HZ,按对级电机计算就是不超过 7200 次/分钟,其破坏性是相对有限的;虽如此,在颤振下想得到理想的结晶体肯定是不可能的。只

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要没振破型腔,对除气杂是会有一些作用的,但这种颤振对消徐晶格缺陷一点帮助都没有,相反会带来更多的晶粒错位的存在,因为紊振会破坏金属原子运动的规律性。十、结束语

机械脉冲式高频振动铸造在金属模、消失模、V 法、覆膜砂等铸造工艺配套中应用效果是显著的;随着业界对高频振动铸造在消失模 V 法等现代铸造技术配套中重要性的认识不断提高,我们有理由相信,高频振动铸造技术会从高致密铸造的配角,逐渐成为现代铸造工艺流程中的主流也是必然的;正确的应用脉冲式高频振动铸造这一创新工艺流程的不可替代性,作为关键工艺节点技术必将成为必然。参考资料:

1、司乃钧,许德珠 .金属工艺学[M].北京:高等教育出版社,2001. 2、张莹、耿茂鹏《压力和振动对锌合金凝固成形的影响》

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9、乐启炽,鸥鹏,崔建忠,等.镁合金半固态制浆新工艺,东北大学学报,2002,23(4):371—375.作者简介:

王俊:男,1959 年 1 月生,毕业于武汉理工大学,专业:《机械制造工艺及设备》和《企业管理工程》。高级工程师,长期从事机械设计制造和铸造工艺应用与技术设备研发。曾历任:国家城市建设部城市汽车车辆专家委员专家、湖北省铸造行业网专业委员;多次获国家经贸委国家新产品专项项目主持人、湖北省和武汉市科技成果奖和相关国家专利等多项。现任武汉威斯克工程机械设备有限公司总经理兼总工程师。主要研发生产高频振动力源、专用高频振动电机、高频振动成套设备和各型专用工程机械设备等;在国内首创研发成功推出了多维度机械脉冲式高频振动工业台系列产品,广泛用于国内外金属材料铸造成形 。联系方式:手机 13507143778(微信同号)邮箱:754310885@qq.com 固定电话/传真:027-84755938.

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·81·KW 静压生产线冷却过程中产生的废气探索与治理戴贝、缪家庆、汪大新

接上期

冷却工段-废气收集管道-洗涤塔(添加碱液,参与酸碱中和反应,去除颗粒物及可溶性V0C)-除雾器(去除少量粉尘及水分)-活性炭吸附箱 1(采用颗粒碳,除去VOC)-活性炭吸附箱2(采用颗粒碳,除去 V0C)-离心风机(风机采用可变频调节技术,根据生产负荷调整)-引高15米排放。

(一)、洗涤塔

1、洗涤塔装置结构洗涤塔为圆形塔体或是方形。具体结构由贮液箱、水泵、填料层、喷淋段进风段、布气层、支撑层、脱水填料层、出风段和排水系统等组成。操作方便便于安装检修,强度高,占地面积小。其中各部分的作用如下:

贮液箱--确保喷淋液循环使用,在该系统上加液管,并在吸液管上加有滤液装置。水泵--确保喷淋液循环工作的动力设备;

填料层--为了扩大废气与循环液接触面积,并能使废气与液体均匀充分接触喷淋段--在净化塔的内部安装的喷淋系统,在喷淋管道上安装了雾化头,能保证废气与循环液接触效果。进风段--根据处理风量的大小设计进风段,合理的设计可以减小风阻,降低能耗。布气层--能让待处理风量均匀的分布在设备里,确保整体的处理效果。支撑层--主要是脱水填料层的支撑架,同时也起到设备的加强加固等作用。脱水除雾层--是处理设备的核心组成部分,起以分离气液的作用,同时也可以起到拦截废气中粉尘、颗粒物和絮状物的作用。

出风段--设备中的缓冲层和排放口。

排水系统--经过脱水填料层的废气,其所含有水份被脱离后,通过排水系统排至指定的系统或位置。

2、洗涤塔工作原理

洗涤塔的工作原理是将气体中的污染物质分离出来,转化为无害物质,以达到净化气体

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的目的。属于微分接触逆流式,塔内的填料是气液两相接触的基本构件。它能提供足够大的表面积,对气液流动又不致造成过大的阻力。

3、洗涤塔辅件

填料系统,填料是填料塔的核心构件,它提供了气液两相接触传质的相界面,是决定填料塔性能的主要因素。填料的种类很多,根据装填方式的不同可分为散装填料和规整填料两大类。散装填料根据结构特点不同,分为环形料、鞍形填料、环鞍形填料等;规整填料按其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等,目前工业上使用最为广泛的是波纹填料,分为板波纹填料和网波纹填料;填料的几何特性是评价填料性能的基本参数,主要包括比表面积、空隙率、填料因子等。

结合废气特点,洗涤塔填充料选用 PP 特拉瑞环填料,有聚丙烯材质注成型。其气速高、叶片多、阻力小、比表面积大、可充分解决气液交换。具有阻力小、操作弹性大等特点,能使废气与吸收液的充分反应、吸收、净化。喷淋系统,吸收塔采用低压喷嘴、流量大、细物。PP 螺旋型不堵塞喷嘴能喷射出实心锥形雾化区。结合合理的配管后能保证喷淋面全覆盖,无死角,其特点:无堵塞,气液相容接触效果好、免维护、喷淋效果好、无死角等优点材质本身耐腐蚀性强、水压均匀、喷雾效果佳。采用螺旋连接,方便取出清洗循环水泵,通过叶轮旋转造成进、出口的压力差,然后将水循环起来。本体所采用FRPP、CFRPP、CPVC及 PVDF 材质,具有耐高温耐腐蚀之特性。千式液封,可确保防止马达及轴承被化学气体侵蚀,延长马达及泵浦之使用寿命。选购钛金属螺丝,马经环氧树脂涂层处理,增强耐腐蚀性及使用寿命。

(二)活性炭吸附箱

1、活性炭吸附装置是利用活性炭表面存在着未平衡的分子引力而进行吸附作业的装置,使废气与大表面的多孔性固体物质相接触,使废气中的污染物被吸附在固体表面上,使其与气体混合物分离,达净化目的。活性炭吸附装置是处理有机废气、臭味等废气的净化设备。活性炭吸附是去除味、合成溶解的有机物、微污染物质的有效措施之一。大部分比较大的有机物分子、芳香族化合物、卤代炔等能牢固地吸附在活性炭表面上或空隙中,并对腐殖质、合成有机物和低分子量有机物有明显的去除效果。活性炭吸附作为深度净化工艺,广泛地应用于废气净化处理。

2、基本结构,活性炭吸附装置主要由活性炭层和承托层组成。活性炭具有发达的空隙,比表面积大,具有很高的吸附能力。承托层的主要作用是防止活性炭从设备中流失,起承托活性炭的作用。

3、主要特点,结构紧凑一体化,易于安装和操作维护;滤速高,处理量大,运行效果稳定,设备占地少;滤料截污容量大,孔隙率高,耐摩擦,比重适中(三)干式除雾器

亦称干式除尘器,是通过多孔的过滤(滤料)分离捕捉气体中的固体、液体粒子的净化装置。含水、尘气体进入除尘器后,通过滤料层,滤尘粘附在滤料的迎风面,由滤料背风面逸出的气体进入下一道处理工序或排出。随着滤尘过程不断进行,滤料表面捕集到的粉尘

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·83·越来越厚,粉尘层阻力增大,当阻力达到一定值时,需对滤料作更换处理。过滤箱体外壳采用 Q345δ-3mm(板厚误差在国家标准规定的范围内)钢板制成,外部连续焊接,无气泡、夹渣等现象;过滤框架采用镀锌板制成,保证支架整体强度牢固;压力表 0~10KPa、公制螺纹。过滤器框架及底板使用碳钢制作。紧凑型袋式过滤器由高强度的有机合成纤维和超细纤维组成,不含玻璃纤维。滤袋采用无缝焊接,与发泡成形的安装框完美结合,最大限度地防止灰尘通过。滤袋自身的刚性和渐进式结构可提高容尘量,延长使用寿命。其较低的平均压降,优化的空,耐腐蚀,抗湿性能可达 100%的相对湿度,热稳定性高达 70℃,瞬间耐温可达80℃,《根据吸附法工业有机废气治理技术规范》中要求,选择颗粒活性炭碘值为 800mg/g,设计截面流速为0.6m/s,装填量按照每季度跟换一次设计;喷淋塔根据喷淋塔设计规范,喷淋塔设计截面流速≤1.5m/s,停留时间>4s,液气比为 2L/m3。

六、污染治理设施效率计算说明

(一)、颗粒物、酸性气体处理效率说明

洗涤塔,一级处理采用碱洗塔,按照《喷淋洗涤塔、液柱塔及动力波洗涤器》中针对喷淋塔处理含尘废气的相关参数,合理优化设备设计后,处理效率能达到80%以上;综合计算,通过洗涤塔+干式过滤器处理后,粉尘浓度处理降低至到10mg/m3以下。(二)有机废气及恶臭处理效率说明

洗涤塔+二级活性炭吸附,根据设计数据,冷却段主要检测因子为非甲烷总烃、臭气浓度(发气物质与型砂在不同温度下反映产生)及少量苯系物、氮氧化物和二氧化硫。一级处理采用碱洗涤塔,按照《三废处理工程技术手册》《吸附法工业有机废气治理技术规范》及工程经验,废气综合处理效率能达到 90%以上,

七、效果验证与结论

按照《GB/T16157 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法》及检测技术规范进行采样检测,分别通过对两个排口治理前后数据对比,如下表,颗粒物处理平均效率分别是 91. 5%和 88. 3%;非甲烷总烃处理平均效率分别是74.7%和89.5%;臭气浓度平均处理效率分别是 87.6%和 89.5%。

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·84·

虽然通过末端治理技术对冷却段废气进行减排,但仍不能从根本上解决有机废气及臭气的产生,仍然存在对周边大气环境及居民的影响,从源头替代有机粘结剂采用新型无机粘结剂,部分或全部替代有机粘结剂进行铸造生产,才能即达到环保减排的效果,又可降低生产成本,实现铸造行业高质量绿色发展。

参考文献:

《喷淋洗涤塔、液柱塔及动力波洗涤器》李秋萍 程建伟邵国兴(上海化工研究院上海200062)《铸造工业大气污染防治可行技术指南》

《铸造有机废气的成因及治理技术方案》

摘自《2024 年安徽省铸造协会九届四次理事扩大会议论文集》脉纹及其伴生缺陷成因分析及对策张世伟

(河南伟业新材料有限公司 河南平顶山 467000)

摘要:脉纹是原砂相变膨胀引起砂芯开裂,铁液进入砂芯形成的内腔缺陷:铁液进入砂芯缝隙产生脉纹的同时,还会形成脉纹与粘砂的复合缺陷;为防止脉纹缺陷,如采取不当I艺措施,会产生烧结,断芯,尺寸超差等伴生缺陷。准确分析脉纹的成因并采取合理的工艺措施,是防止脉纹及其伴生缺陷的关键。

关键词:内腔清洁度;脉纹; 粘砂;烧结; DK-2 冷芯防脉纹剂前言

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·85·随着终端客户对铸件性能质量要求的不断提升,铸造厂对铸件质量(表面质量、尺寸精度、铸造缺陷、材料性能及加工性能等)的要求也不断提高,对于内腔表面对工作性能影响较大的铸件,尤其对铸件内腔清洁度提出了更高要求,并将铸件内腔清洁度纳入各批次的必检内容。如美国康明斯要求缸体缸盖内腔清洗后,标准杂质极限重量为30mg,标准磨粒极限尺寸为 1.6mm。因此,铸造企业需刻不容缓在工艺和材料上不断探索和创新,从根本上改善发动机铸件的内腔清洁度,进一步提升客户满意度。采用冷芯树脂砂工艺生产砂芯时,较容易在铸件内腔表面出现脉纹缺陷”。高度低,数量少的轻微脉纹会影响铸件内腔清洁度,给清理工序增加工作量,严重时将导致铸件报废,更影响铸件的使用性能和内在质量。本文重点阐述在服务客户的过程中遇到的脉纹及与脉纹相关联的缺陷成因分析及对策。1 脉纹

A 铸造工厂采用壳型加潮模砂工艺生产排气歧管(见图 1),铸钢件,一箱5 件,铸件重量 4.3kg,首箱浇注温度 1560℃-1580℃。冷芯盒工艺砂芯,砂芯重量2.1kg,使用SiO2含量 92%硅砂,冷芯树脂加入量 1.5% (组份 I 为 0.8%,组份 II 为0.7%),使用进口涂料,涂层干态厚度 0.15-0.20mm。排气歧管内腔产生脉纹比例 90%以上( 占铸件数量),且脉纹程度严重(见图 2)。

河南伟业公司服务工程师与铸造厂工程师对现有生产工艺,缺陷属性及程度,可行性方案共同讨论研判。脉纹是树脂砂铸件常见的铸造缺陷之一,通常在铸件内腔圆角、平面及高温热结处出现,形状呈锯齿状不规则金属凸起状。脉纹产生的根本原因是高温铁液作用于砂芯引起硅砂相变膨胀导致的砂芯表面裂纹。而树脂砂原砂一般选用天然硅砂,硅砂中主要为石英,其化学成分是 SiO2,自然界的石英多为石英,随着温度的变化和冷却速度的不同,石英可以多种同质异晶的形态存在,并相应产生不同的体积和密度的变化。浇注过程中石英砂温度被加热到 573℃时结构发生转变,邮石英转为a 石英,体积急剧膨胀,产生了较大的相变应力,当其大于该部位砂芯高温粘结力时,产生龟裂现象,在砂芯表面形成裂纹,金属液渗入裂纹中产生飞翅凸起现象,形成脉纹缺陷可。针对浇注温度,砂芯结构及尺寸,原砂 SiO2 含量及膨胀率等条件因素,采用DK-2防脉纹添加剂进行验证。DK-2 防脉纹剂为有机物和无机物的复合物,粉末状,堆积密度0.65~0.75g/ml,混砂时与硅砂同时加入混砂机,加入量占砂重的0.5%,树脂加入量保持原工艺 1.8%-19%, 混制时间与原工艺相同,砂芯初始强度与终强度处于工艺范围内。第一次试制 2 箱,10 件,其中一件铸件内浇口处出现 1 条轻微脉纹。经分析,确认采用相同工艺加大批量试制。第二次试制 8 箱 40 件,同样在内浇口位置发现2 件3处脉纹,程度轻微,容易清理。第三次试制 60 箱 300 件,检测 276 件,其中5 件发现脉纹,占检测数量的 1.81%。经与铸造厂确认,按此工艺,纳入工艺,批量生产。

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·86·

图 1 排气歧管 图 2 排气歧管内腔脉纹2 脉纹伴生缺陷

2.1 粘砂

B 铸造厂采用潮模砂工艺生产灰铁六缸柴油机单缸缸盖( 见图3),一箱四件。采用围厂砂(SiO2 含量为 92%)加陶粒砂,冷芯工艺生产缸盖水道芯及进排气道芯。其中水道心树脂加入量 1.8-1.9% 。砂芯射制质量良好,表面无疏松缺块现象(见图4)。涂料使用某进口涂料 M590CH,涂层厚度湿态 0.30-0.35mm,干态 0.25-0.30mm,烘干温度160-1809℃,烘干时间 50 - 55min。

图 3 六缸柴油机单缸缸盖 图 4 缸盖砂芯从试制到量产,一直存在比例不等(20-45% )的水道内腔粘砂现象。严重影响铸造企业的清理工作量和生产效率。该铸件所使用的涂料是由伟业公司代理的意大利涂料,出现粘砂缺陷,铸造工厂首先考忠到是涂料质量问题,邀请伟业公司技术团队共同攻关。在铸造工厂发现,缸盖水道内腔壁上粘附有体积大小不等、出现位置不固定的砂铁混合物(图 5)。显微镜下观察从内腔取出的缺陷块,缺陷块为砂子与铁液的混合物,砂粒之间有清晰的界限,砂粒空隙以铁液充填。这是典型的机械粘砂形成的缺陷。大量信息显示,砂芯质量良好,涂料涂覆状态及烘干工艺均无异常。说明该缺陷与砂芯质量和涂料使用工况无直接关联性。根据以往的案例经验,将缺陷块横向锯开,发现在粘砂块中间存在一条扁平状金属条(如图 6),金属条几乎贯穿整个粘砂块,其中一端伸出粘砂块,金属条断面呈撕裂状。将粘砂块放置铸件内腔原来位置,金属条的断裂处所对应的本体位置有一个断裂痕迹,大小、形状与金属条的断裂处完全吻合。图5 缸盖水道粘砂部位图 6 脉纹引起的粘砂。

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·87·图 5 缸盖水道粘砂部位图 图 6 脉纹引起的粘砂综合以上情况,该缺陷为复合缺陷,中间是一条脉纹,脉纹周围是铁液与芯砂共同形成的机械粘砂。缺陷产生的原因:砂芯为冷芯盒工艺,原砂为SiO2 含量92%的硅砂。硅砂在高温条件下膨胀开裂,使砂芯产生裂纹,铁液进入裂纹产生脉纹的同时,继续渗入周围砂粒空隙形成机械粘砂,最终产生该复合缺陷。资料显示,消除砂粒膨胀及砂芯开裂诱因,是预防该脉纹与机械粘砂的关键措施。

使用 DK-2 防脉纹剂进行工艺验证。防脉纹剂加入量占砂重的0.5-0.6%,混砂时间与原工艺相同,树脂加入量保持原工艺 1.8%- 1.9%,砂芯初始强度与终强度处于工艺范围内。经三个批次试验,共计浇注 26 箱,104 件,水道内腔共发现3 件轻微粘砂。经分析,其中 1 件为脉纹与粘砂的复合型缺陷。经批量生产验证,缸盖水道内腔粘砂由原来的20%45% 下降至 3%以内。实践证明,针对铸件 内腔出现的复合型粘砂缺陷,使用防脉纹剂预防砂芯开裂的工艺路线是有效的、正确的。

2.2 烧结

C 铸造厂采用围场砂(SiO2 含量为 92%),冷芯盒工艺生产6 缸柴油机D系列缸盖进、排气道砂芯,铸件材质为 HT250,树脂加入量 1.6- 1.7%时(组份Ⅰ和组份II,各50%),生产时加入 5.0%国内某品牌无机抗脉纹添加剂,铸件内腔脉纹缺陷比例达20%,进、排气道内腔伴有轻度烧结。后将同一型号抗脉纹添加剂加入量提高到8.0%,脉纹缺陷基木消除,但进、排气道内腔出现严重的烧结,烧结比例达 100%,缸盖24 处进、排气道管口狭窄部位均被堵实,如图 7。

从铸件内腔取砂块观察分析,与铸件木体相连部位有一层约2-3mm厚的砂铁混合物,砂粒之间界限模糊不清,砂块深部(砂芯中心位置)未见铁液,完全是砂粒与砂粒之间熔融粘连在一起,十分坚硬。将砂块边缘部位(与铸件本体相连 2-3mm 部分)锯掉,把主体部分置于盐酸内浸泡,未见气泡析出,说明其中没有铁液成分。又用万能表检测,电阻很大,不通电,进一步证实其中没有金属成分。砂块是由砂粒表面熔融,砂粒之间相互粘连形成的,没有金属液参与。据资料介绍,这种缺陷称为烧结,见图 8。

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·88·

图 7 进气道烧结 图 8 烧结微观形态烧结是由于芯砂中或砂芯砂粒之间含有的涂料或无机物添加剂中较高的碱性金属氧化物及碱土金属氧化物引起的,该类氧化物具有低熔点和易熔融烧结的特点,在720%°C甚至540°C 条件下即熔融软化,促使砂粒之间粘连,形成烧结缺陷。烧结产物具有较高的强度和硬度,在铸件内腔表面粘附牢固,严重时把整个内腔通道堵实,形成砂芯烧结。砂芯烧结一般很 难直接通过抛丸(或喷丸)工序彻底清除干净,需使用特制工具预先进行清铲,甚至需要多次喷丸才能彻底清除表面粘附的铁砂混合物或涂料(皮)残余,达到内腔清洁度检查标准。在石英砂为主要原料的冷芯树脂工艺生产条件下,砂心烧结与不当使用碱性无机物类抗脉纹添加剂直接相关。

与铸造工厂协商,使用 DK-2 复合型防脉纹添加剂进行验证。加入量占砂重的0.4%--0.5%, 充分混匀,按照正常工艺生产。实验结果表明,使用复合型防脉纹添加剂生产,铸件内腔(进排(道)没有脉纹产生,烧结缺陷也得到控制。

2.3 砂芯尺寸超差及变形

D 铸造厂生产 6 缸缸盖,冷芯盒工艺生产进排气道砂芯。铸件内腔存在脉纹缺陷,出现比例 30%~55%之间。

使用国内某品牌有机物防脉纹添加剂,脉纹缺陷得到控制。使用有机防脉纹剂消除脉纹缺陷后,计划批量使用。但在对铸件进气道关键尺寸(图9))划线时发现, 采用该有机类抗脉纹添加剂后,铸件进气道尺寸发生平均2.0mm( 累计值)左右的收缩(表 1)。

经过调查分析,使用有机物防脉纹添加剂,砂型强度降低。进气道收缩主要产生在砂芯烘干和浇注两个阶段。将防脉纹剂加入量调整为 0.5%和 1.0%进行试验,均出现不同比例的脉纹缺陷,且铸件进气道尺寸收缩值公差均大于 1.5mm,无法满足客户对产品尺寸的精度要求(公差要求为 1.0mm)。

使用 DK-2 防脉纹添加剂进行验证,加入量 0.4-0.6%。经过三个批次实验,实验结果表明,砂心强度无明显下降,处于工艺范围内,铸件进排气道内腔无脉纹缺陷,铸件尺寸无超差现象。将 DK-2 防脉纹剂纳入工艺,正常使用。

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·89·图 9 进气道测量的关键尺寸表 1 浇注后铸件尺寸变化

3 特种砂-成本 太高

E 铸造厂按照铬铁矿砂和石英砂 1:1 的比例配置复合砂,采用冷芯工艺生产4缸汽油机缸体水道砂芯,树脂加入量为 1.6% (组份 I 和组份 II 各占 50%) 混砂时不加抗脉纹添加剂,所生产的铸件水道内壁 10%比例存在脉纹缺陷(图 10)。后按照铬铁矿砂和宝珠砂1:1的比例重新配置复合砂进行试验,树脂加入量不变,混砂时不加抗脉纹添加剂,仙体水道内腔脉纹得到消除。

F 铸造厂生产缸盖时按照宝珠砂和石英砂 1:1 的比例配置复合砂,采用冷芯工艺生产6 缸柴油机缸盖进、排气道砂芯,树脂加入量为 1.6% (组份I 和组份II 各占50%),混砂时不加抗脉纹添加剂,所生产的铸件进排气道 20%比例存在脉纹缺陷(图11)。后将宝珠砂比例提高到 100%时(不混配石英砂),缸盖气道脉纹得到消除。使用特种砂,铸件内腔脉纹缺陷得到控制,但材料成本增加明显。后改用DK-2复合型防脉纹添加剂,在消除脉纹缺陷的同时,有效降低了材料成本。(见表2)

图 10 缸体水道脉纹缺陷 图 11 缸盖进气道脉纹表 2 特种砂与 DK-2 防脉纹剂单件进气道砂芯材料成本(不含树脂)

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·90·

4 DK-2 在铸造行业的使用

脉纹缺陷不但严重影响铸件质量,还会产生相关联的伴生缺陷。为了消除脉纹,使用无机类防脉纹添加剂,会产生烧结缺陷:使用有机类防脉纹剂,明显降低砂芯强度,造成砂芯变形铸件尺寸超出公差;使用宝珠砂等特种砂,虽然可以消除脉纹缺陷,生产成本大幅提升。DK-2 防脉纹添加剂,加入量小,仅 0.3%-0.8% (占砂重),基本不增加树脂加入量,可以消除脉纹缺陷,并不产生相关联的伴生缺陷。与行业内其他防脉纹材料相比,使用成本低。

5 结论

(1)冷芯树脂砂生产条件下,解决内腔脉纹缺陷是提高内腔清洁度的首要目标,合理采用防止铸件内腔产生脉纹及衍生烧结、粘砂、表面涂料皮、铸件尺寸超差的综合工艺措施是提高铸件内腔表面质量关键所在。

(2)冷芯树脂砂生产条件下,添加有机物防脉纹剂存在铸件尺寸变形风险,添加无机防脉纹剂存在烧结风险,采用特种砂显著增加生产成本。

(3)DK-2 冷芯防脉纹剂能彻底消除铸件内腔表面脉纹缺陷,具有良好的抗烧结性能、抑制内腔表面粘砂及防止铸件尺寸超差等实践效果,并具有综合成本上的优势。参考文献

[1] 张继峰,铸件脉纹缺陷的成因分析与防止措施[J],现代铸铁,2015,35 (6):82-84. [2] 林旭东,发动机缸体铸件脉纹缺陷的防止措施[],现代铸铁,2016,36 (3):79-81. [3] 黄天佑,造型材料[M],北京:中国水利水电出版社,2006:57,161.摘自《2024 年安徽省铸造协会九届四次理事扩大会议论文集》

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·91·接上期...... 58、如何选择冷芯树脂的牌号和加入量?

答:冷芯盒树脂可按铸件材质、制芯方

法、工艺条件(如压缩空气干燥情况、水基涂

料、砂芯仓储条件)、气候变化、砂芯复杂程

度等来选用冷芯盒树脂相应的品种、牌号(参

见 16)和加入量,加入量为原砂的占比,复杂

砂芯、湿度大的工况占比高一点,通常都小

于 1.5%,其他低一点,目前国内用于黑色铸

件砂芯生产最好水平大约 1.0%,有色铸件砂

芯生产树脂加入量可低至 0.6%。但大部分客

户都保持在 1.2~1.5%。

59、混制混合料有哪些要点?

答:1)往日耗保温罐中加树脂时应分清

是组分Ⅰ树脂,还是组分Ⅱ树脂,对号加入,

千万勿搞错。如一桶树脂未加完,应旋紧盖

头,严禁桶中树脂和大气相通;2)定期抽验原材料(原砂、树脂、辅助材料)质量指标,确保符合验收标准。定期检查原材料称量精度,确保定量符合工艺要求;3)遵守设备操作规程,维护保养设备。每天应将混砂机内清理干净,并检查混砂机刮刀与外壁底盘之间的间隙,确保设备处于完好状态,能满足工艺各项要求;4)按作业指导书,设置加料顺序(组分Ⅰ和组分Ⅱ树脂可以同时加入,也可先加树脂Ⅰ树脂混数秒后再加组分Ⅱ树脂)、混制时间、送料地点等;5)坚持无水操作,严格防止外来水分对原材料(原砂、树脂)、设备的侵害。严格防止任何异物混入原材料和混合料之中。第二章 水分调控胺法冷芯盒树脂砂工艺100|胺

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·92·

60、每克水要消耗 10 克左右的聚异氰酸酯

是真的吗?

答:由于Ⅱ组分聚异氰酸醋中—N=C=O

基团容易水解,如果在制芯过程中,某一工

序受到水的侵害都将导致某种缺陷,有时,

这种缺陷将会非常严重。这是因为水分将消

耗大量的Ⅱ组分聚异氰酸酯中—N=C=O 基

团,从理论上计算,1 摩乐的水将消耗 2 摩尔

的—N=C=O 基团。而Ⅱ组分聚异氰酸酯中含

有—N=C=O 基团一般在 25%左右,也就是

说,每克水与—N=C=O 基团完全反应将消耗

10 克左右的聚异氰酸酯,这不仅严重削弱了

砂芯强度,其反应生成的胺化合物降低了砂

芯的高温塑性和发气量,而且使生产成本大

幅度提高。因此,冷芯盒工艺的优化控制应

以控制水分的破坏作用为主线,从原辅材料

(原砂、树脂、三乙胺)的准备、混合料的配制、

制芯、加工涂料、仓储、下芯、浇注等整个

工艺过程都须对水分进行监控。

61、原砂水分达到 0.50%时,强度下降近

60%是真的吗?

答:原砂水分对冷芯合砂芯强度有着重

要影响。如果水分高,不仅降低混合料可使

用时间,降低砂芯本身的质量,而且还会使

铸件产生气孔、起皮等由水分而导致的缺陷,

因此须对原砂含水量进行严格控制,以不大

于 0.15%为宜,当环境温度大于 30℃时推荐

不大于 0.1%。经试验,如下图,含水量为

0.15%左右的原砂所制砂芯初强度比含水量

为 0.05%左右的原砂所制砂芯初强度略低

0.2Mpa,水分的影响与温度还有密切关系,

当在高温、高湿环境中,水分对强度的破坏

程度将成倍增加,当水分达到 0.30%时,强

度下降 30%,当水分达到 0.50%时, 强度下

降近 60%,且存放性大大降低。

图 22 原砂水分与强度之间的关系(大林砂,树脂占砂重2.0%,组分Ⅰ:组分Ⅱ=1:1,温度15℃,湿度70%RH)

62、为何控制压缩空气中的水分特别重要?答:控制射砂和清洗过程所用压缩空气中的水分是冷芯盒工艺以控制水分为主线的一个关键问题。众所周知,冷芯盒所用三乙胺催化剂在常温下是液体,吹胺时,以压缩空气为载体,加热汽化。如果压缩空气中水分含量高,其后果比原砂中水分高还要严重得多,如前所述,三乙胺在催化两个组分树脂高速反应的同时,也使水与—N=C=O基团的反应速率提高了47 倍。据介绍,即使射砂和清洗过程所用压缩空气只含有中等含量的水分,就会使破坏砂芯树脂粘结力所需的应力降为正常状态下打破树脂粘结桥所需应力的 50~80%,砂芯在存储、搬运过程中的破损率和浇注过程中的报废率将明显上升。另外,含有水分的射砂用压缩空气作用于混制好的混合料时,大量的水分会聚集在射砂网上,将会减少射砂循环后压缩空气从此处排除的流量,就增加了维护工作量。为避免类似问题产生,需要对射砂和清洗用压缩空气进行去湿处理,常压下压缩空气的露点应按砂芯的种类、复杂程度来选择,薄壁高强度复杂砂芯露点应尽量低,一般应控制在-45℃左右,简单厚大砂芯露点可以稍高一些,一般应控制在-15℃左右63、如何控制涂料溶剂对砂芯强度的影响?答:刚起模的冷芯盒砂芯初强度一般为终强度的 60~70%,此时树脂膜中憎水的溶剂|胺

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·93·开始从从砂粒间隙中向外挥发,在挥发的过

程中,可以有效地阻止水分向砂芯内部渗透,

但是,这种挥发过程所经历的时间一般小于

1.5 小时。所以如需要上水基涂料的冷芯盒砂

芯应尽快涂覆,涂覆越快,憎水溶剂的阻碍

效应越明显。如在憎水溶剂基本挥发完毕以

后上水基涂料,涂料中的水分会通过砂芯的

毛细管间隙渗透到内部,损伤树脂粘接桥,

与未反应的Ⅱ组分聚异氰酸酯发生水解而失

效。使用水基涂料,砂芯就需要烘干,尽可

能使砂芯残余水分降至最低。砂芯烘干温度

也是影响砂芯最终质量和铸件质量的一个重

要因素,一般原则是在保证砂芯烘干的前提

下,温度越低越好。尤其是烘干初期,因为

水分浓度高,蒸发快,水蒸气饱和后,会形

成饱和蒸气膜,不易于砂芯内层水分烘干。

所以初期温度不宜过高,适当减缓水分蒸发,

避免形成饱和蒸气膜。

如使用醇基涂料,则与水基涂料相反,

不宜砂芯出盒后立即涂覆,这是因为冷芯盒

溶剂憎水但可溶于醇类有机物,醇基涂料常

用溶剂为异丙醇或工业用乙醇,它们对砂芯

的渗透能力非常强,每秒钟渗透深度可达 10

毫米,渗入砂芯的醇类有机物将树脂已经交

联的缩聚物阻塞在体型结构中,使大量活性

基团不能参与反应破坏后期固化,所以上醇

基涂料应在树脂溶剂基本挥发完毕后进行,

涂好后需立刻点燃。

64、如何控制落芯以后水分对质量的影响?

答:冷芯盒砂芯落入潮模铸型后,往往

会由于铸型、砂芯之间的温差发生水分迁移,

在砂芯表面发生水分结露,损伤树脂粘接桥。

使砂芯表面水分增大,强度下降。我们在试

验中发现,水分的发气量大约是冷芯盒树脂

的 100 倍。所以如果将冷芯盒砂芯落入温型

铸型后,数小时不浇注,将特别容易使铸件

产生冲砂、砂孔、气孔、粘砂等缺陷,存放

时间越长,产生上述缺陷的机率就越大。

图 23 落芯后应尽快浇注第三章 温度、压力和时间的优化控制65、为何吹气固化是整个工艺过程中最主要的工艺过程?答:冷芯盒工艺的过程实际是一种化学、物理过程,其中化学过程起着决定性的作用。研究和分析其过程的影响参数,进行优化组合,达到预定的工艺目标。冷芯合工艺吹气固化是整个工艺过程中最主要的工艺过程,它在一定的温度、压力条件下,使催化剂“雾化”,历经一定的时间,充满并均布整个型腔,使型腔中和“吹气”二个过程,合理设置这两个过程工艺参数将有助于使制芯生产平稳,废品率维持在最低水平,并使生产环境改善。

66、为何原砂温度控制遵循“10℃”原则?答:砂温和大气温度对生产率和砂芯成品率会产生很大影响。温度低,树脂粘度高,不易使树脂包覆在砂粒表面,导致混砂效率降低、混砂时间延长。砂温影响遵循“10℃”原则,即砂温第增加10℃,将使树脂的反应速度加快 1 倍,同样砂温每降低10℃,将使树脂反应速度减慢1 倍。尤其是在高湿环境中,水分更易于聚集在砂粒表面,破坏树脂与砂粒建立粘桥。但砂温过高,一方面加剧其中溶剂挥发恶化环境,一方面缩短混合料可使用时间。所以必须采用砂温调节装置使砂温控制在 15-35℃之间为宜。|胺

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·94·

67、为何模具温度的影响往往被忽视?

答:“模具温度”对提高制芯循环生产

效率和保证砂芯质量也非常重要,而且,因

为是冷芯盒工艺,“模具温度”的影响往往

被忽视。此处所提“模具温度”是指模具表

面温度,当环境温度低时模具表面温度相应

也低,此时不仅需要延长吹胺吹气时间、增

加胺量和压缩空气用量,而且还会出现严重

的粘模现象。为了避免出现上述现象,最好

的办法是在气温较低时、开始制芯生产前,

先开启气体发生器,向模具表面吹热的压缩

空气 5-10 分钟,使模具表面预热后再开始正

常的制芯循环,可以大大降低废芯和提高生

产效率。

68、为何要控制射芯砂压力和时间?

答:射砂,即将混制好的混合料充填射

砂筒、密封射砂筒(射砂头和芯盒间的通道

除外)、使射砂筒充满压力后将混合料射入

芯盒中。设计良好的射砂机构应该在较低的

压力下使混盒料平稳充填型腔而不“沸腾”

翻转。较低的射砂压力不仅可以减少压缩空

气用量,减少芯盒磨损,延长芯盒使用寿命;

而且可以适当减少芯盒所需排气塞数量,减

少芯盒制造费用和维护费用。混保料平稳充

填型腔不仅可以使砂芯密度及尺寸保持一

致,而且可以适当延长混合料的何使用时间。

当然,射砂压力的选取还与砂子的密度、射

砂嘴的分布以及射砂路径(砂芯结构)有关,

对原砂而言,通常的射砂压力取 0.2~0.3MPa

即可。增加射脂“脱离”砂子而沉积在芯盒

壁和排气塞处,这将加速粘模和影响排气,

直接影响砂芯质量,所有,通常的经验是用较低的压力和相对较低的充型速度获取致密的砂芯,这样就减少粘模、减少清理、延长模具寿命。在实践中,采用低压射砂时,对于一些较难充型的复杂芯盒,或者是因为工作面要求无法在适宜位置开设射砂嘴及无法开设罗多排气塞的芯盒,往往易出现射不满的情形,此时往往采用“二次射砂”进行补偿,结果却造成砂芯表面射口附近凹凸不平。经实践,在此情况下将射砂时间及排气时间从常规的 1~5 秒再延长3~5 秒,即可获得表面良好的砂芯。69、为何要控制吹胺、吹气压力和时间?答:吹气,吹气循环包括使催化剂进入芯盒里的砂子中开始固化和清洗固化后的砂芯中残余催化剂两个过程。也可以说,吹气循环就是以压缩空气作为载体导入必需的最少量的催化剂,并排除多余的催化剂。在此过程中使催化剂形成蒸气即雾化是至关重要的环节,设计良好的雾化设备将提供高效率的、稳定的效果而能保证安全操作和改善作业环境。其次,压力和时间的控制对砂芯质量和生产效率也很重要,必须确保压力从低压到高压连续过度,也即“低压吹胺、高压吹气”。因为刚开始导入催化剂时,砂芯还未固化,若压力过高,会导致树脂“脱离”砂粒表面,并会导致砂芯表面有凹坑;随着砂芯的固化,压力过度到高压并维护足够时间,一方面使催化剂贯穿砂芯截面使砂芯各部分充分固化,一方面将多余的催化剂排除型腔,保证砂芯无胺味,改善环境。70、胺法冷芯盒八字现场工作法有哪些要点?

答:胺法冷芯盒八字现场工作法要点如下: 表 12

工艺

参数

材料

仓储

混合料配制 射芯

涂料

及烘干

砂芯仓储下入铸型|胺

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铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·95·|胺

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水分

(%)

注意

防水

原砂≤0.15

添加剂≤0.30

压缩空气露点-15~-45℃

注意胺桶底部残留水

尽快上水基涂料2 小时后上醇基涂料

相对湿度<80%注意铸型水分对砂芯的影响温度

(℃)

10~35 原砂:15~35 吹胺吹气:70~120

水基烘干:150~200

组芯:180~230

二次烘干:

100~120

温度>10 热砂芯勿下入铸型压力

(MPa)

三乙胺

注意

防爆

/

射砂:0.2~0.5

吹胺:0.15~0.3

吹气:0.30~0.55

醇基涂料后如需二次烘干注意防爆/ /

时间

注意

质保期

混制:60~120 秒

射砂:1~5S

吹胺:1~5S

吹气:10~50S

水基烘干:

30~45 分

组芯:60~90 分

二次烘干:

15~30 分

复杂芯:

≤10 天一般芯:

≤15 天下芯至浇注小于30分钟71、制芯过程中还应注意哪些事项?

答:1)当室温≤5℃时,每日开机生产

前,应先关闭供胺阀门,向芯盒中吹热的压

缩空气至少五分钟后再开始制芯(射芯机有

此功能方能进行);

2)每次制芯循环结束时,应吹清芯盒表面的

浮砂及残留毛刺。当吹清工作量大时,必须

将射芯机停止运行,以保安全;

3)每隔一小时检查一次射砂管、吹气管、排

气塞是否堵塞,如有堵塞应停机清理后再开

始制芯;

4)根据实际需要决定循环几次喷一次脱模

剂。喷洒脱模剂勿过量,喷后应稍等片刻,

待溶剂挥发完毕后方可开始制芯;

5)遵守混合料可使用时间的工艺规定;

6)按工艺要求在芯盒内安放芯骨或其它预

置件,此项操作特别要注意安全;

7)如砂芯表面出现局部疏松、毛糙、裂纹、

分芯面毛刺过多和固化不良,以及留有明显

的顶芯杆凸台和凹坑时,应立即查找原因,

排除故障。

72、砂芯在加工过程中应注意什么问题?

答:砂芯在加工中应:修光毛刺,修平

顶杆和排气塞凹凸面,修补工作表面局部疏

松处,吹净表面浮砂,特别是出气孔或浇注

系统内壁的浮砂。砂芯加工过程中严禁损坏工作表面和表面光洁度。需要胶合的砂芯可按各自要求选用糊精或快干膏粘结,但要注意,既要保证足够的粘结强度,又不能将糊精、快干膏露出粘结缝,粘结缝应修平。图24 砂芯加工要仔细73、冷芯盒砂芯在仓储中应注意什么问题?答:1)根据生产需要发送砂芯。对造型未用完的砂芯,如果在雨天或黄梅季节,应返回砂芯仓库。2)砂芯的储存期:在相对湿度≤80%的条件下,一般大芯储存期≤15 天,小芯储存期≤10 天。

3)砂芯在储存期间,如残留水分大于0.5%,应回炉烘干,使残留水分达到工艺要求。

第96页

铸造资讯/应用技术/会议信息 2024 年8月刊·96·

图 25 辊道式砂芯仓库

第五篇 失效与对策

第一章 制芯工艺失效与对策

74、造成混合料失效往往被忽视的原因有

哪些?

答:我们在和客户的交流中发现:一些

客户对混合料没有质量指标,缺少检验环节,

当混合料出现问题往往传递到制成砂芯时才

发现,有时甚至铸件出现了缺陷再回头找问

题。虽然目前冷芯盒混砂系统大多采用机电

一体化技术,实现了人机对话计算机控制,

混合料质量的重要性、可靠性得到极大提升。

但到目前为止尚未实现在线质量检测,即不

合格混合料还不能自动分离,还不能杜绝流

入制芯工序,因此,在混砂工序设置质量控

制点是预防制芯工艺失效的重要措施之一。

可能引起混合料失效,除了一些常见原因以

外,还有下述往往被忽视的因素:

1)原砂在大容量储存或运

2)输过程中,尤其是气力输送过程中,往往

会发生偏析,造成原砂级配发生较大变化。

还有可能局部被雨水淋湿,或被海水污染,

引起部分原砂水分和耗酸值超过工艺要求;3)树脂放在室外,日晒雨淋、昼夜交替,树脂已开始氧化。或长期将树脂直接暴露在大气中,尤其是组分Ⅱ树脂可能因吸潮部分或完全失效,如浑浊、表面结壳等;4)混砂机刮刀、护板、底盘垫板过渡磨损,互相间隙过大(≥3mm)。75、为何叫“能量型粘模”答:所谓能量粘模是指:原包覆在原砂表面的树脂膜在射砂过程中,有一部分液态树脂由于动能势能的作用而转移至芯盒表面,在吹胺吹气以后,固化以后的树脂膜会留在芯盒表面,这种粘模主要和射砂压力有关,射砂压力愈大,粘模会愈严重。在通常情况下射砂压力大于0.3MPa,粘模机率会急剧放大。

76、为何叫排气塞堵型粘模?答:排气塞的位置和大小是获得合格砂芯充分而必要的条件,在日常制芯过程中排气面积会因粘附树脂和砂粒而逐渐缩小,伴随而至的将是砂芯射不紧,吹不实。在些操作人试图用提高射砂压力,提高吹胺量和吹胺压力的方法纠正这种缺陷,其结果,不但射不紧,吹不实没得到解决,而且又出现了严重的粘模问题。我们称这种失效为排气塞堵塞型粘模。未完待续……|胺

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