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[成果] 1800290220 山东
TG2 应用技术 金属铸、锻加工 公布年份:2018
成果简介:多元合金化蠕墨铸铁640分体型制动轮盘工艺设计先进、设备使用率高。该公司在长期生产蠕墨铸铁气缸盖等产品的基础上,在有关专家的指导下,通过调整Cu、Mo、Ti等合金材料的化学成分含量配方,研制出一种抗拉强度高、蠕化率高、珠光体含量高的蠕墨铸铁新材料,采用IGBT中频感应电炉熔炼技术和树脂砂机器造型铸造工艺,精心选择熔炼所用生铁及合金,从而保证产品的化学成分、机械性能,外观形状满足要求的同时也使得制动盘的结构尺寸更加适用于列车的制动。 成果创新性:采用防变形技术控制铸件因铸造和热处理应力问题产生变形引起铸件报废。整体采用均衡凝固技术,局部采用石墨膨胀自补缩技术。树脂砂铸造技术,造型自带小砂芯工艺,避免厚大部位缩松;而且还提高产品尺寸精度。采用IGBT中频感应电炉熔炼技术和光谱分析技术精确控制化学成分。采用陶瓷滤网过滤技术,提高铁液纯净度。 成果先进性:多元合金化蠕墨铸铁640分体型制动轮盘工艺设计先进、设备使用率高。该公司在长期生产蠕墨铸铁气缸盖等产品的基础上,在有关专家的指导下,通过调整Cu、Mo、Ti等合金材料的化学成分含量配方,研制出一种抗拉强度高、蠕化率高、珠光体含量高的蠕墨铸铁新材料,采用IGBT中频感应电炉熔炼技术和树脂砂机器造型铸造工艺,精心选择熔炼所用生铁及合金,从而保证产品的化学成分、机械性能,外观形状满足要求的同时也使得制动盘的结构尺寸更加适用于列车的制动。 造型采用造型线造型,设置保温边冒口,为避免厚大部位缩松,发明了独特的小砂芯工艺,熔炼采用中频电炉,精确控制化学成分,严格控制加入合金顺序及重量,为防止冲砂及夹杂物,采用陶瓷滤网过滤工艺严格的保证了产品质量,满足了产品性能要求。 成果独占性:在铸造工艺方面,该公司在长期生产蠕墨铸铁气缸盖等产品的基础上,在有关专家的指导下,通过调整Cu、Mo、Ti等合金材料的化学成分含量配方,生产出一种抗拉强度高、蠕化率高、珠光体含量高的蠕墨铸铁新材料,采用IGBT中频感应电炉熔炼技术和树脂砂机器造型铸造工艺,精心选择熔炼所用生铁及合金,从而保证产品的化学成分、机械性能,外观形状满足要求的同时也使得制动盘的结构尺寸更加适用于列车的制动。 多元合金化蠕墨铸铁640分体型制动轮盘产品的其他市场竞争优势,产品的市场竞争主要是和进口制动盘的竞争,综合价格及体制上的因素,公司开发的制动轮盘将占有绝对优势。
[成果] 1800290157 上海
TF7 应用技术 金属铸、锻加工 公布年份:2018
成果简介:钢铁是应用广泛的结构材料。连铸由于高效节能等特点,成为钢铁生产的主流工艺。由于柱状晶发达等原因,连铸坯存在严重的宏观偏析和轴线缩孔等缺陷,大大影响了钢材成分和组织均匀性,并进而影响了最终产品性能均匀性和质量稳定性。为了减小宏观偏析和轴线缩孔所造成的危害,不得不对铸坯进行大尺度变形加工以及长时间高温退火,造成很大的能源和材料浪费。 针对凝固均质化问题,冶金界先后开发出连铸坯凝固末端轻压下和末端电磁搅拌等技术。但是,实际生产中随着钢种的改变、浇钢温度和冷却条件的波动,铸坯凝固末端位置很难稳定,导致这些技术处理效果不稳定,并常常产生内裂纹和带状偏析等新的缺陷,因此,凝固均质化至今仍是国际冶金界产品质量提升的瓶颈。 主要成果和创新点: (1)理论突破:发现脉冲电流理想作用时间是金属液形核阶段,有效位置是固液界面附近,提出了“电致过冷+结晶雨”理论,揭示了脉冲电流细化金属凝固组织的机制和条件(ACTA Materialia,2007,55(9):3103-3109); (2)核心技术:在理论突破指导下,发明了将脉冲激励电流非接触导入固液界面前沿的凝固均质化新技术-脉冲磁致振荡(简称“PMO”)凝固均质化原创技术; (3)支撑装备:围绕核心技术应用需求,研制了2个关键装备。①电流峰值和脉宽可调、抗电磁干扰、适于连铸高温高湿环境的“PMO”电源;②具有聚磁、冷却和隔热保护等功能的PMO感应线圈。终于形成了将“PMO”应用于连铸生产的系统技术与装备,以及装备安装和安全操作规范等技术文件。
[成果] 1800220223 安徽
TG2 应用技术 金属铸、锻加工 公布年份:2018
成果简介:石油化工、煤化工是中国能源工业支柱产业,乙烯裂解和制氢转化炉是百万吨乙烯、千万吨炼油装置制取乙烯、丙烯、氢气等基础化工原料的核心设备,高温耐热合金炉管是完成裂解、转化反应的关键部件。近年来,伴随生产规模扩大和能源结构调整,装置不断大型化,介质日益苛刻化,炉管面临极端服役温度和复杂腐蚀介质双重考验。该项目之前,国产炉管寿命短、可靠性差,频发蠕变、渗碳、鼓胀等失效事故,成为制约装置长周期安全运行的瓶颈难题。从日本、法国等发达国家引进,不仅价格昂贵,而且特殊时期还对中国卡脖子封锁,严重影响国家重大工程建设顺利进行。为此,急需立足国内,开展长寿命高可靠性炉管国产化关键技术研究。 该项目在国家科技支撑、863计划等课题支持下,历时8年攻关,探明了高温炉管主要失效模式和损伤机理,甄别出影响炉管服役性能关键因素,首创基于寿命的抗蠕变和抗渗碳性能调控方法,开发出低振幅离心铸造装备与工艺,实现了长寿命高可靠性炉管国产化和产业化。创新成果主要包括: (1)国内首次建立损伤机理识别与性能检测评价方法。系统研究了乙烯裂解和制氢转化炉管失效模式、机理和损伤演化规律,国内首次建立炉管蠕变渗碳性能检测与寿命评价技术方法,开发炉管服役性能数据库,相关成果被国家和行业标准采纳。 (2)国际上率先开发高温炉管抗蠕变性能调控技术。针对裂解和转化炉管蠕变失效,阐明了材料成分、组织与宏观性能之间关联规律,建立了基于寿命的材料成分和组织调控技术方法,使得炉管抗蠕变性能提升50%以上。 (3)国际上率先开发高温稀土炉管抗渗碳性能调控技术。针对裂解炉管渗碳失效,探明了稀土元素种类、含量对炉管抗渗碳性能影响规律,攻克了稀土添加防烧损关键技术,开发新型抗渗碳稀土炉管,相比传统技术,炉管渗碳速率降低5~15%。 (4)国内首次研制低振幅离心铸造装备与工艺。探明了浇铸温度、型筒转速、型筒振幅等工艺参数对炉管金相组织影响规律,解决了回转精度、振动幅度控制等技术难题,在国内首次开发出低振幅离心铸造装备与工艺,实现了炉管金相组织稳定控制。 项目授权发明专利12项、实用新型13项,制订国家标准1项、行业标准1项、企业标准1项,发表论文27篇。离心铸造炉管基于寿命的设计制造技术已在卓然靖江、青岛新力通等国内全部炉管制造企业实现产业化,累计生产炉管约3万吨,装备裂解炉和转化炉约200台套,长寿命高可靠性炉管已在中石化、中石油、中海油、神华、陕西延长所属企业广泛应用,并出口泰国、马来西亚、印度等“一带一路”沿线国家,无一发生安全事故。项目成果打破了国外技术垄断,带动了中国炉管装备制造企业技术进步,为保障中国石油化工、煤化工企业裂解和制氢装置长周期安全稳定运行发挥重要作用。近三年新增销售额13.23亿元、利润2.17亿元,因替代进口节约设备投资40~50亿元,社会效益显著。
[成果] 1700520383 辽宁
TG2 应用技术 金属铸、锻加工 公布年份:2018
成果简介:为解决中国高端装备对高品质大型铸锻件的急需和技术瓶颈问题,该项目研发了电渣熔铸大型变曲面异形件制造成套技术,是一种优质、高效的绿色制造技术。利用该技术制造了单件重量14.5吨、目前世界上单机容量最大的百万千瓦水轮机不锈钢叶片。该项目发明了超大宽厚比构件精密成形控制技术,创造性地将电渣熔铸与模锻工艺复合应用,实现了大型变曲面复杂构件的精密成形;首次提出振动电极熔化方法,并研制出具有三维振动功能的专用振动电极装置;开发复杂异形结晶器用新材料和铸件凝固过程控制冷却新工艺,解决了大型变曲面类铸件的缩孔缩松以及应力开裂和组织细化等问题;研制的80吨特种电渣设备,首次采用T型交流变压器双回路供电和六自由度传动方式,解决了电渣熔铸用三相交流变压器平衡供电、薄壁异形件电极与结晶器安全间隙调节等问题;研发出防氧化电极涂料、长距离溢流和阶梯补缩等新工艺,解决了电极氧化、曲拐充型和中心缩松等工艺难点。项目获得10项授权发明专利、1项技术秘密,取得2项国际领先、1项国际先进成果,制定了1项行业标准。项目成果累计在3类典型材料、5种典型铸件以及百余家单位推广应用,近10年累计销售收入约12亿元。
[成果] 1700240718 广西
TG3 应用技术 金属铸、锻加工 公布年份:2017
成果简介:近年来,国内外钢铁工业得到了持续快速发展,尤其是不锈钢和特种钢在钢产量中的比重逐年增加。作为不锈钢和特种钢不可缺少的添加剂,锰制品(如锰桃、锰枕、硅锰合金和锰铁合金)得到了长足发展。锰桃和锰枕是电解金属锰深加工的新型材料之一,是用压力加工方法,以金属锰粉为主要原料,添加部分改变性能的材料,经模具锻压成型而生产出来的一种新型锻压锰制品,因其形状而命名为锰桃和锰枕。在炼钢的调质和除杂过程中,锰桃或锰枕在钢液中比电解金属锰具有更快的熔化速度和更优良的分散性等诸多优点而得到广泛使用。锰系铁合金中硅锰合金是由锰、硅、铁及少量碳和其它元素组成的合金,是一种用途较广、产量较大的铁合金。硅锰合金是炼钢常用的复合脱氧剂,又是生产中低碳锰铁和电硅热法生产金属锰的还原剂。国内生产锻轧锰桃或锰枕的压制工序采用三人一机,一人秤料,一个出坯,一人摆坯,工人同在压机一方,劳动效益极低;产品固化过程中,烤房容积小,靠房顶中间位置一小风扇扰流,仅能在固化车上层,且冷却时因湿气未排,大部分在原房内凝结成小水珠附在上层产品表面产生氧化黑色斑点,以至外观形象差,能耗高。上述生产锰桃或锰枕的方法,员工劳动强度较大,生产效率较低,品质外形较差,单位能耗较高。锰系铁合金的生产过程主要是将锰矿石、硅石和石灰等原辅材料加入到大中型半封闭式电炉内冶炼,合金锭冷却后通过机械或人工的方式破碎至一定的粒度后销售,在破碎的过程中产生约8%的碎料不能直接销售,只能将碎料通过重熔的方式再次利用,但在重熔的过程中将消耗大量的电能,冶炼过程的单位电耗进一步增加。该发明针对背景技术中存在的诸多缺点和问题加以改进,提供了一种自动化生产锻压锰制品的工艺,该工艺使用比较广泛,可用于自动化生产锰桃或处理锰系铁合金生产过程中产生的大量碎料,操作过程简单,员工劳动强度较低,生产效率较高,生产成本较低,单位电耗较低,所得锰制品的理化指标和强度均能满足要求。该发明采用的技术方案:(1)将电解金属锰片或锰系铁合金碎料等锰材料与粘结剂按比例在搅拌机内预混合,将混合料通过高压辊磨机破碎成细颗粒状物料。(2)将所得的细颗粒状物料与粘结剂按比例下料至双轴搅拌机内充分混合搅拌,同时加入一定比例的添加剂。(3)将步骤(2)所得的混合料通过斗式提升机均匀输送到高压压球机的进料仓,压制获得锻压锰制品的初产品和未成型的物料,经圆筒筛将初产品和未成型物料分离,初产品自动滚落至隧道式烘干炉的进料端。(4)将步骤(3)所得的锰制品的初产品经过全自动控制的隧道式烘干炉内烘干。 (5)烘干结束后采用轴流风机对锰制品进行冷却,得到产品。该发明的有益效果:采用该发明所述工艺生产锻压锰桃,年产3万吨锰桃,自动化示范生产线每小时可生产5吨产品,每班只需8人操作可生产40吨产品;而按照一模九出的压制工艺,每台设备每小时只能生产1吨产品,每班需要5人操作只能生产8吨产品,生产效率明显提高,工人劳动强度明显降低。使用隧道式烘干炉而非间歇式烤房烘干锰桃初产品,烘干时间大大缩短,烘干温度在240℃下随意调节,单位产品电耗降低约50kWh,一条年产3万吨的生产线使用该发明工艺后电能消耗可节约100万元,人员工资可节约80万元;采用该发明所述工艺生产锻压锰系铁合金,将锰系铁合金碎料经过预混合、破碎、二次混合、成型、筛分、一次烘干、表面处理、二次烘干、冷却等工序后,生产出能直接出售的锰系铁合金。与回炉重熔相比,该发明所述工艺生产的锻压锰系铁合金每吨产品可节约电耗800kWh,员工的劳动强度和工作环境大大改善。
[成果] 1700240730 广西
TG3 应用技术 金属铸、锻加工 公布年份:2017
成果简介:该发明属于生产锻压锰制品领域,尤其涉及一种自动化生产锻压锰制品系统。近年来,国内外钢铁工业得到了持续快速发展,尤其是不锈钢和特种钢在钢产量中的比重逐年增加。作为不锈钢和特种钢不可缺少的添加剂,锰制品(如锰桃、锰枕、硅锰合金和锰铁合金)得到了长足发展。锰桃和锰枕是电解金属锰深加工的新型材料之一,是用压力加工方法,以金属锰粉为主要原料,添加部分改变性能的材料,经模具锻压成型而生产出来的一种新型锻压锰制品,因其形状而命名为锰桃和锰枕。在炼钢的调质和除杂过程中,锰桃或锰枕在钢液中比电解金属锰具有更快的熔化速度和更优良的分散性等诸多优点而得到广泛使用。锰系铁合金中硅锰合金是由锰、硅、铁及少量碳和其它元素组成的合金,是一种用途较广、产量较大的铁合金。硅锰合金是炼钢常用的复合脱氧剂,又是生产中低碳锰铁和电硅热法生产金属锰的还原剂。国内生产锻轧锰桃或锰枕的压制工序采用三人一机,一人秤料,一个出坯,一人摆坯,工人同在压机一方,劳动效益极低;产品固化过程中,烤房容积小,靠房顶中间位置一小风扇扰流,仅能在固化车上层,且冷却时因湿气未排,大部分在原房内凝结成小水珠附在上层产品表面产生氧化黑色斑点,以至外观形象差,能耗高。现有生产锻压锰制备系统不能够进行自动化生产,员工劳动强度较大,生产效率较低,品质外形较差,单位能耗较高。该发明的目的在于:针对背景技术中存在的诸多缺点和问题加以改进,提供一种能够自动化生产锻压锰制品的系统,该系统使用比较广泛,可用于自动化生产锰桃或处理锰系铁合金生产过程中产生的大量碎料,操作过程简单,员工劳动强度较低,生产效率较高,生产成本较低,单位电耗降低,所得锰制品的理化指标和强度均能满足要求。该发明的目的通过下述技术方案来实现:一种自动化生产锻压锰制品系统,其特征包括依次连接的搅拌系统、破碎系统、二次搅拌系统、高压成型系统、分离碎料系统和干燥系统,所述二次搅拌系统和分离碎料系统之间设置输送系统。该发明的有益效果:采用该系统生产锻压锰桃,年产3万吨锰桃,自动化示范生产线每小时可生产5吨产品,每班只需8人操作可生产40吨产品;而按照一模九出的压制工艺,每台设备每小时只能生产1吨产品,每班需要5人操作只能生产8吨产品,生产效率明显提高,工人劳动强度明显降低。使用隧道式烘干炉而非间歇式烤房烘干锰桃初产品,烘干时间大大缩短,烘干温度在240℃下随意调节,单位产品电耗降低约50kWh,一条年产3万吨的生产线使用该发明工艺后电能消耗可节约100万元,人员工资可节约80万元。采用该系统所述工艺生产锻压锰系铁合金,将锰系铁合金碎料经过预混合、破碎、二次混合、成型、筛分、一次烘干、表面处理、二次烘干、冷却等工序后,生产出能直接出售的锰系铁合金。与回炉重熔相比,该系统生产的锻压锰系铁合金每吨产品可节约电耗800kWh,员工的劳动强度和工作环境大大改善。
[成果] 1700240109 广西
TG3 应用技术 金属铸、锻加工 公布年份:2017
成果简介:该发明公开了一种由小直径圆棒料锻造成矩形截面大圆环的锻造工艺及模具,其特点是:具体步骤是采用小直径圆棒弯成大圆形后焊接成圆环,放入模具锻造成矩形截面大圆环的形状,其工艺包括下料、模具弯圆、焊接、打磨、加热、热辊辗缩、锻造、修整和退火的步骤,实现以上工艺的锻造模具包括上模、下模和导向柱,上模和下模采用分体活块结构,所述的上模包括压头和模具型芯,所述的下模包括下模外圈和下模底座,压头、模具型芯、下模外圈和下模底座之间自然形成一个没有圆角的矩形截面大圆环的模腔,具有工艺新颖,节能省材,成品率高,工件质量好,模具结构简单,制造成本低等特点。该发明涉及一种机械制造工艺,特别是涉及一种由小直径圆棒料锻造成矩形截面大圆环的锻造工艺及模具。对于一些尺寸比较大的齿轮或蜗轮来说,采用齿圈组装形式,不仅可以节省一些较贵重金属,而且便于齿圈更换。但现有的加工流程存在加工工艺复杂、浪费材料等缺陷。该发明专利要解决的技术问题是提供一种既简单,又有比较高的材料利用率的加工工艺及模具。工艺过程及具体步骤:下料。根据所加工零件的矩形截面大圆环的尺寸要求,按金属加工理论精确计算,选择合适直径的圆钢棒料,采用锯床或砂轮切割机加工成需要的长度;模具弯圆。利用专用模具将圆钢棒料弯成符合尺寸要求的圆环;焊接。使用焊接专机焊接圆环开口,保证圆环不变形; 打磨。去除焊渣,打磨焊缝;加热。根据不同的材料,加热至合适温度;热辊辗缩。将加热后的圆环辊辗,缩小宽度,以便入模;锻造。将圆环放入模腔内,使用压力机将圆形截面的圆环锻压成矩形截面的大圆环;修整。去除毛刺,修整光滑。该发明的突出优点是:节能省材,成品率高,工件质量好,模具结构简单,制造成本低。
[成果] 1700451113 广西
TF1 应用技术 金属铸、锻加工 公布年份:2017
成果简介:专利名称:水雾化法生产金属粉体中间包;专利号:ZL201521095809.3;授权公告日:2016.05.11;专利类别:实用新型专利;权人:桂林电器科学研究院有限公司;发明人:廖志亮,金红;技术背景:针对现有技术的不足之处,该实用新型所要解决的技术问题是提出了一种加热温度高、降低成本的水雾化法生产金属粉体中间包。具备以下有益效果:据专利检索,相类似的设备中,加热方式有火焰加热、电阻加热、感应加热,其中电阻加热的电阻丝为贯穿保温层式或管状体内嵌加热体,在安装、更换上比较复杂,加热体与漏包坩埚中间隔着保温材料或管状体,加热温度相对较低。相类似的电阻加热方式,更换电阻丝时需更换整套炉丝,浪费了材料,增加了成本。专利简介:该实用新型公开了一种水雾化法生产金属粉体中间包,包括漏包坩埚以及加热体,所述加热体包括电加热板和电源板,若干块电加热板紧贴漏包坩埚外壁圆周均布设置,所述电源板覆盖在电加热板上,各电加热板顶部的电源插头插装在电源板底部对应设置的电源插座中;各电加热板均为一个完整的加热单元,可单独拆卸和更换。该实用新型可提高漏包坩埚的加热温度,并且加热温度稳定、均匀性好,有效减少漏包坩埚冷却速度,避免在雾化制粉过程中熔融金属液降温过快而堵塞漏眼,保证雾化制粉的连续性和雾化效果。
[成果] 1700440329 浙江
TG3 应用技术 金属铸、锻加工 公布年份:2017
成果简介:产品采用新型防水透气塞结构和超声波密封工艺,防水、散热效果好;设计了多排插针同时折弯冲压模具,简化生产工艺;插针端面凸起结构,保证连接的稳定性。产品具有性能可靠、使用寿命长、生产效率高等特点,获得实用新型专利3项,技术处于国内领先水平。
[成果] 1700440332 浙江
TG3 应用技术 金属铸、锻加工 公布年份:2017
成果简介:产品自主设计了插针冲压模具、连带插针结构、定位卡条装置等,保证产品精度,提高生产效率;针体两侧设有呈倒刺状的卡接部,使插针与塑件连接更牢靠。产品具有性能可靠、生产效率高、使用寿命长等特点,已获得实用新型专利2项,技术处于国内领先水平。
[成果] 1700580135 江西
TF7 应用技术 金属铸、锻加工 公布年份:2017
成果简介:该项目属于:钢铁材料加工制造工艺。 加工效率和加工成本是模具行业的核心竞争力,因此易切削钢越来越受到制造行业的青睐,市场需求持续增加。由于高硫易切削钢板以往采用“电炉-模铸-开坯-中厚板”方式生产,存在耗能高、污染重、收得率低等问题,板坯连铸又面临控制表面纵裂纹的世界性技术难题,导致高硫易切削钢板一直难以满足市场需求。为提高模具行业的市场竞争力,项目通过成分优化、关键工艺技术的集成创新,实现了高硫易切削钢板短流程、高效、批量生产,产品和主要技术填补了国内空白,项目整体达到国际先进水平。 该项目创新点: (1)自主研发了一种Y55牌号易切削钢板及其制造方法,首创基于Mn-S-P-Ti-Ca成分体系,采用“转炉-板坯连铸-中厚板”的生产流程,成功开发低成本、环保型高硫易切削Y55钢板,钢板最大供货厚度达350mm。 (2)集成创新了转炉留渣操作、出钢温度智能控制、低过热度、低拉速、电磁搅拌、特殊性能保护渣等工艺技术,解决了板坯连铸高硫钢表面易产生纵裂纹的世界技术难题,对提高热送热装率和成材率具有重要意义。 (3)开发了钢中氧含量精准控制、硫化物夹杂的形态和分布控制、不完全退火等技术,确保了钢板性能均匀性,保证了钢板优异的切削性能和力学性能。 项目获发明专利4项,中文核心刊物发表论文4篇。在新钢推广应用后,同步开发了XGY40和2312两个易切削模具钢,模具模架钢实现热送热装率100%,近三年累计生产高硫易切削钢18.28万余吨,新增销售收入54456万元,新增利润4292万元,新增税收1449万元。产品广销国内外,Y55特厚钢板参加日本国际模具暨金属加工技术展览,并被日本钢材行业报刊誉为“下一代钢材”。 与传统S50C钢板进行切削性能对比试验,高硫易切削钢Y55不仅具有优良的焊接和耐腐蚀性能,切削力降低约15%、钻削力降低约10%、模架开框的钻切过程中降低钻切力约18%,加工效率提高10~15%,明显降低了生产成本,促进了行业的节能升级。产品获得了模具制造行业的好评,未来市场前景十分广阔。 项目研究成果有力促进了钢铁行业科技进步和绿色发展,极大地提高了中国模具加工业的核心竞争力,取得了显著的经济效益以及节约资源、节能减排、环境友好等社会效益,对“中国制造2025”战略的实施具有促进意义。
[成果] 1700600001 北京
TG2 应用技术 金属铸、锻加工 公布年份:2017
成果简介:铸造是最重要成形工艺之一,从汽车、航空航天到日常生活都需铸件,汽车铸件超过24%。中国铸件产量连续15年世界第一,2015年超过4500万吨。但中国铸造工艺落后,劳动强度大,数字化水平低,能耗是发达国家1.5-2倍,污染物排放是3-5倍。汽车与航空发动机、航天器结构件等急需的铸件尺寸大、形状复杂、壁厚悬殊、铸型制作难度大,需十几套至几十套模具翻制,尺寸精度难保证,一些好的结构设计无法造型,成为航空航天等重大工程开发和创新瓶颈。高质量铸件离不开好砂型,约6000年历史的铸造仍通过木模、金属模等翻砂造型,急需铸造技术突破和创新。 该项目发明了一种复杂铸件无模复合成形制造方法,大幅缩短流程,提高制造精度,拓展了成形制造方法。经6年创新研究和上万小时刀具成形实验,完成7类设备、软件开发和3000多种零件应用。发明了适用于复杂铸件的复合铸型及型砂材料配方,砂型/砂芯挤压切削一体化复合成形工艺,大长径比空心立铣刀,砂型柔性挤压成形机、系列化无模铸造成形机等关键装备及控制软件系统,创建了数字化无模铸造岛,可用于树脂砂、覆膜砂等多种铸型制造,成形尺寸5000mm×3000mm×1000mm。 获授权专利50件,其中发明专利36件(美、日、欧等国际发明16件),软件登记8项,制定企业标准、规范12项,发表论文55篇。获中国机械工程学会绿色制造科学技术进步奖一等奖、国家重点新产品2项、中国铸造协会首届铸造装备创新奖等。入选中国机械工程学会近年来机械工程科技取得的10项重要进展。与传统铸造比,时间缩短50-80%,成本降低30-50%,精度提高2-3个等级,铸件减重10%-20%。该技术具有原创性,处于国际领先水平。 在中航工业、航天科工、中国一汽、广西玉柴等100多家推广应用,广西、山东、河南等地建成10个应用示范基地,生产、销售设备69台,出口西班牙1台,应用于发动机缸体缸盖、机匣等制造,获直接经济效益17.89亿元,间接效益47.42亿元。对促进航空航天、汽车船舶等产业绿色制造创新发展具有重要战略意义。
[成果] 1700630236 湖北
TG2 应用技术 金属铸、锻加工 公布年份:2017
成果简介:随着汽车、铁路、高铁、航空航天等领域核心装备对金属零件的要求不断提高,其关键金属零件向复杂化方向发展。铸造利用液态金属流动成形,柔性大,是复杂金属零件的主要成形方法。但随着金属零件复杂度不断提高,传统铸造方法越来越难以甚至无法设计出合理工艺。为此,该项目提出复杂铸件工艺优化与精密制造关键技术,但面临以下难题:1)复杂铸件充型凝固过程影响因素多,缺陷定量预测难;2)铸造型芯性能要求复杂多样,材料制备与成形难;3)熔炼与浇注过程合金成分及组织演变复杂,铸件性能保证难。项目组在国家自然科学基金、“863”计划和国内外企业合作项目等资助下,经过十余年产学研攻关,克服了上述难题,建立了复杂铸件工艺优化与精密制造成套技术。创新成果如下:(1)提出了基于距离场的复杂铸件几何热节判定方法,建立了基于Particle Level-Set多相流的卷气夹渣定量预测模型以及基于瞬态压强分布的孔松缺陷定量预测模型,实现了复杂铸件浇注系统和冒口补缩系统的优化。(2)开发了复合硼酸镁晶须和硅藻土的水溶性树脂砂型芯新材料及制备工艺;发明了一种压铸模具梯度材料型芯制造方法;发明了复杂铸件模组抗裂设计方法和熔模旋转涂装工艺。(3)建立了熔炼过程元素烧损预测模型,研发了熔炼数值仿真和炉料配比系统;开发了复杂受力件用压铸铝合金;发明了一种基于悬浮熔炼的逐层堆积合金铸锭制备方法。获发明专利11项、软件著作权9项;发表论文134篇(SCI/EI收录53篇);出版著作9部;建立工艺规范23项。专家鉴定“项目总体达到国际同类技术先进水平”。成果已在国内外百余家单位应用,统计15家单位近三年新增产值37.9亿余元。应用于汽车动力系统铝压铸件,缺陷减少80%;应用于铁路养路机械桥壳铸钢件,工艺出品率提高到83%;应用于高铁枕梁铝铸件,工艺出品率提高7-9%、缺陷降低20-25%。该项目大幅提升了复杂铸件的生产制造水平,使传统铸造技术由“睁眼造型,闭眼浇注”变为“睁眼造型,睁眼浇注”,促进了铸造行业的技术进步。
[成果] 1700530180 重庆
TF7 应用技术 金属铸、锻加工 公布年份:2017
成果简介:板坯连铸在生产中,为了满足生产不同宽度规格的需要,结晶器宽度必须随着板坯的宽度而调整。传统调宽方法是停机、更换断面、再重新开浇,每台连铸机因更换断面每年要停机数百次,影响铸机生产效率并造成大量的铸余及耐材损失。随着企业对提高劳动生产率与降本增效的迫切追求,结晶器在线热调宽技术越来越受到钢铁企业的青睐。该技术避免了更换结晶器、二次开浇带来的原材料和时间损失,提高了设备利用率、金属收得率,减少了生产消耗,降低了生产成本,是行业高度关注的连铸核心技术。结晶器进行热调宽时,带钢水条件下移动窄边改变铸坯宽度规格,过量的挤压会产生裂纹等缺陷,过大的气隙影响坯壳的凝固与均匀性,严重时引起漏钢,技术难度高,风险大。该技术一直被奥钢联、新日铁、达涅利等国外一流工程公司长期垄断,严重制约了中国连铸工艺及控制技术的发展和中国工程技术公司在连铸领域的国际市场竞争力。项目完成单位组建研发团队开展攻关,成功研发了一套以“基于包络线的结晶器在线热调宽工艺模型”为核心的多专业集成的在线热调宽关键技术,经受了生产实践的长期检验。主要创新成果包括:基于包络线的结晶器在线热调宽工艺模型:研究了坯壳变形及气隙产生机理,创建了调宽速度轨迹及加速度控制方程。通过预先生成楔形坯包络线轨迹,结合运动合成原理,控制窄边沿包络线切线方向运动,从而有效降低铸坯变形及气隙,为实现快速、安全、稳定、灵活的热调宽技术奠定了理论基础。高精度调宽传动机构及动态自锁技术:以高精度滚珠丝杠与大传动比蜗轮蜗杆组合,前者保证轴向传动精度,后者实现机械自锁,并隔离高速轴侧传动间隙,解决了传统机构重复精度差及锥度漂移的问题。结晶器宽面动态软夹紧技术:提出了宽面软夹紧方法,消除了丝杆弹性恢复对锥度控制的负面影响,有效解决了长期困扰钢厂的窄边锥度漂移问题,保证了热调宽作业安全性,有效降低了调宽过程中结晶器铜板磨损。项目成果共获得专利4项,其中发明专利授权2项;发表论文2篇。项目成果已成功应用到宝钢八钢、宝钢湛江、沙钢、伊朗连铸设计等国内外工程项目。近三年为完成单位新增销售总额6.3亿元,增收节支总额7159万元。单侧调宽速度达60mm/min,调宽/调锥精度±0.2mm。项目整体技术达到国际先进水平,其中基于包络线模型的板坯连铸结晶器工艺控制技术居于国际领先水平,进一步推动了中国连铸工艺及控制技术的发展。
[成果] 1700530181 湖北
TF7 应用技术 金属铸、锻加工 公布年份:2017
成果简介:该项目是冶金工程技术炼钢连续铸造(连铸)领域与小方坯连铸质量问题相关的研究课题,目的是解决小方坯连铸中心偏析、中心疏松、中心缩孔内部质量问题。中心偏析、中心疏松、中心缩孔是小方坯连铸的主要缺陷,对铸坯质量影响很大。在轴承钢、硬线、帘线钢、齿轮钢等后续处理工艺中,由于偏析产生的网状碳化物、马氏体组织、带状组织等导致芯部和基体性能不一致,硬度不均匀、拉拔脆断、断丝、探伤不合格等问题。该课题针对小方坯连铸中心偏析严重和中心疏松、中心缩孔需要大压缩比轧制的世界性行业难题,针对小方坯的特点,开发了不同于大方坯多机架的单辊重压下技术。经过近5年多的自主研发和创新,以工程实践为依托,历经两个项目的工程实践,对小方坯连铸单辊重压下技术进行了系统研发,在重压下工艺技术、压下装置、热跟踪模型等关键技术方面取得了一系列的研究成果,攻克了小方坯可压下区间短,波动大,跟踪困难,压下效率低,稳定性差等难题,研发成果在工程中应用。世界上第一台采用重压下技术的小方坯连铸机在鞍钢投产,实际生产运行稳定,取得了显著的经济效益。小方坯连铸机单辊重压下技术的实现,填补了小方坯连铸技术的空白,提高了小方坯连祷国内品质钢生产工艺技术水平。项目团队在铸机投产后,进行了大量现场压下试验,揭示了单辊重压下工艺影响规律,为该项技术的后续发展和推广,优化装备,奠定了坚实的基础。核心技术及特点如下:共立柱一体化大辊径压下装置,适应小方坯刚性引锭杆工况的自动标定系统、自动补偿算法,免去人工测量。针对小方坯单辊重压下开发了热跟踪模型、在线辊缝控制模型。模型具有凝固区间锁定功能,使铸坯可压下区间进入压下辊下方;采用智能控制技术,实现了小方坯单辊重压下在线控制。通过一系列现场压下试验,揭示了小方坯单辊重压下的工艺参数规律,为工艺参数的优化及装备的改进优化提供了技术基础。项目共申请专利16项,其中发明专利10项,3项授权;实用新型专利6项,全部授权。在国内外期刊发表论文5篇。国内4篇,国外1篇。在鞍钢股份炼钢总厂二工区1#铸机、3#小方坯铸机上,项目组开展重压下技术的研究与试验,开发了单辊重压下工艺,在生产中应用,取得了效果。铸坯中心偏析和中心致密性得到了明显改善,中心C偏析指数1.06,中心缩孔、中心疏松0.5级以下达85%以上。
[成果] 1700530059 江苏
TF7 应用技术 金属铸、锻加工 公布年份:2017
成果简介:用连铸坯制造海洋工程用大厚度齿条钢板的研究与开发,该项目属钢铁材料新产品、新工艺研发及应用。海洋工程用大厚度齿条钢板是大型海工装备中最为关键的结构材料,它不仅厚度大(通常大于100mm)、强度高、韧性好,而且要求钢板在整个厚度截面上具有高的、均匀的综合机械性能以及良好的加工性能。能够制造完全满足这一要求钢板的企业仅日本、欧洲等少数几家钢厂,致使中国长期以来一直依赖进口。这些钢厂在制造时均采用模铸钢锭或电渣锭作为坯料,不仅使得制造工艺复杂、成材率低而且也使得制造成本高,交货周期长,严重限制了中国海工装备制造业的发展。为此,兴澄特钢在2012到2016年期间自筹资金开展了大厚度齿条钢板的攻关,以国内外海工装备制造业广泛需求的大厚度(177.8mm)齿条钢板为代表,进行了“用连铸坯制造海洋工程用大厚度齿条钢板的研究与开发”,取得了以下重大技术突破和成果:首创直接采用连铸坯制造厚度达177.8mm齿条钢板的制造方法,这一方法不仅为国内首创而且在国际上也未见报道。通过采用高纯净钢冶炼、高均质厚板坯连铸、低压缩比轧制、微观组织协同性控制等一整套技术集成,成功研发出达到国际先进水平的厚度达177.8mm的齿条钢板及其用连铸坯制造的技术。其中,厚度152.4mm齿条钢板的制造技术已通过美国船级社、挪威船级社和中国船级社的认证并获得了它们的生产许可,在国内外率先实现了连铸坯制造大厚度齿条钢板的产业化和市场销售。在国内率先研发出低碳当量的齿条钢板:通过微观组织协同性控制研究,研发成功低碳当量齿条钢板。对厚度152.4mm和177.8mm钢板,其碳当量分别小于0.64%和0.74%,达到国际先进水平,填补了中国无低碳当量大厚度齿条钢板的空白,解决了齿条钢板的焊接、火焰切割加工性能不良的问题。在国内率先研发出轧制压缩比小于3的齿条钢板制造技术:这一技术在国际上也未见报道,突破了船级社材料与焊接规范规定的轧制压缩比须大于等于3的限制,并通过了船级社的认证,获得了它们的生产许可。该项目已申报发明专利7项(已获授权3项),发表论文2篇,合作编写国家标准1项。实现了直接用连铸坯制造大厚度齿条钢板从无到有的技术突破,成为国内外唯一一家获船级社认证和生产许可的使用连铸坯制造大厚度齿条钢板的企业。据此制造的产品达到国际先进水平,已开始替代进口产品。
[成果] 1700530078 山东
TF1 应用技术 金属铸、锻加工 公布年份:2017
成果简介:该项目属于新材料领域,相关研究得到了国家973计划和国家科技支撑计划的资助。粉末冶金技术可自由组装材料结构从而精确调控材料性能,同时实现近净成形,已成为材料先进制备与加工技术的重要发展方向。粉末冶金制品已在汽车、机械、电子、军工等领域获得广泛应用。该项目针对汽车工业和高端装备制造业对高性能铁基粉末冶金材料的迫切需要,选择了通用性好、应用面广和附加值高的高压缩性铁粉、预合金专用粉、软磁材料粉等原料粉末和高密度模压成形技术为对象,开展关键技术攻关,取得如下创新:自主开发了高压缩性水雾化铁粉的工业化生产成套技术,为中国发展高性能钢铁粉末冶金制品奠定了基础。建立了工艺介质和杂质元素的综合作用理论,构建了水雾化铁粉压缩性与杂质元素之间的定量关系模型;突破了杂质元素分步脱除、高效雾化和二步还原等产业化关键技术,将铁粉压缩性从6. 90-7.06g/cm<'3>提高到7.20g/cm<'3>以上,达到国外先进产品的性能指标。开发了具有烧结硬化特性的含Cr预合金粉和发动机气门阀座专用粉。系统研究了Ni、Mo、Cu、Cr等合金元素的协同作用规律,通过优化合金成分、合金元素添加形态和方式有效解决了材料性能与粉末工艺性能之间的矛盾。使用烧结硬化粉末可将烧结和热处理在烧结炉中一次完成,减少能耗约40%。发明了铁粉表面绝缘连续化处理新方法,建立了高性能铁基软磁复合材料的工业化生产工艺。开发了铁粉表面磷化-硅烷偶联剂包覆的双层复合绝缘处理工艺和关键装备,保证了表面包覆的完整性、均匀性和绝缘性。产品的磁导率、磁损耗等关键性能均优于国际同类产品的先进指标。开辟了一条采用普通模压成形与烧结设备低成本制备高密度低合金粉末冶金制品的新途径。基于粉体填充规律和流变塑变特征,综合利用粉体粒度组成调控、粉末软化和粒间润滑等技术,使压坯密度达到7.6g/cm<'3>以上,烧结热处理后硬度达到HRC50-55,抗拉强度≥1050MPa,产品密度、性能和生产效率均优于国际著名公司同类产品和技术。该项目新建和改造生产线10条,产品已在东睦新材料等70多个单位应用,并已出口。2015年,中国生产的粉末冶金制品中汽车零部件的比例已上升到50.4%,其中,高性能高密度结构零件达到30%以上。该项目授权专利26项(其中发明专利11项),发表论文20篇,出版著作1部,修订国家标准3项。近三年实现产值13.13亿元,利税2.1亿元,出口创汇0.56亿元。间接经济效益约110亿元,并取得了显著的节能减排效果。
[成果] 1700440148 浙江
TG3 应用技术 金属铸、锻加工 公布年份:2017
成果简介:各类大型散货船、油船、集装箱船等大型船用合金钢中间轴作为大型船舶的主推进系统中用来传递力矩的一个重要核心部件,对其强度和耐低温冲击韧性要求较高。国产大型船用中间轴锻件与国外产品相比技术差距明显,造成该市场长期被国外垄断。 国内外对于该类船用高强度、高耐低温冲击韧性大型中间轴锻件的研制仍处于一个瓶颈阶段,主要矛盾集中点在产品锻造及热处理过程中产生的变形及在保证高强度的前提下,如何最大限度的提高产品的韧性。为了实现大型舰船用中间轴的国产化,致力于开展"兼备高强度及耐低温冲击特性的大型船用中间轴及其工艺研究与应用"项目的研制。项目通过对材料中C、Cr、Ni、Mo元素对材料机械性能的影响及韧性-脆性转变影响研究、微量合金元素对钢晶粒度影响研究,从自主开发适用于船用高强度、高耐低温冲击韧性的大型中间轴锻件的化学成分配方入手,尤其是在对添加Ni、Mo等微量合金元素以及对部分残余元素的调整优化后,有效的解决该材料强度性能和韧性性能之间互相制约的矛盾问题,在确保产品拥有高抗拉强度(600~800MPa)、屈服强度(≥350MPa)的同时,拥有较高的耐低温冲击韧性(≥27J)(-10℃)。项目主要创新成果:项目基于公司自主开发的"一种GS24Mn6铸钢件"(ZL200910102175.2)发明专利技术,通过对材料中C、Cr、Ni、Mo元素对材料机械性能的影响及韧性-脆性转变影响研究、微量合金元素对钢晶粒度影响研究,自主开发适用于船用高强度、高韧性大型细长轴锻件的化学成分配方--该合金钢材料中各微量合金元素的含量如下:C:0.20-0.25%、Mn:1.5-1.8%、Si:0.3-0.37%、P≤0.020%、S≤0.020%、Cr:0.2-0.3%、Cu≤0.2%、Mo≤0.2%、Ni:0.1-0.3%,同时还要满足其中1%<W(Mn+Si+Cr+Mo)%<3%。经优化后的成分较原有成分相比,因各个元素的控制量更加精确,使产品通过热处理后,在保证高强度高耐低温冲击韧性的同时,也能有效的提高产品整体的焊接性能,可有效的解决该材料强度性能和韧性性能之间互相制约的矛盾问题。中间轴热处理由传统的加热保温(840-880℃)水淬油冷+高温回火(550-590℃)的工艺改进为分段加热保温(840-880℃)后直接油淬冷却+高温回火(500-540℃)水淬冷却(5-8分钟水淬火后再空冷)+消应力回火保温(430-470℃)空冷,该工艺技术可提高细长轴锻件的淬透性和淬硬性,降低工件在热处理过程中的变形,也可避免材料第二类回火脆性的发生,保证耐低温冲击韧性,同时消应力回火也可使中间轴最后能达到较为稳定的组织状态(晶粒致密的马氏体组织)。自主开发在锻造过程中的新型扩氢工艺(第一热处理),在防止或消除细长轴类锻件内部存在的白点缺陷的同时,还可有效解决传统先锻造后扩氢工艺中,由于长时间保温造成工件易发生弯曲、严重变形,导致产品后续无法加工而报废等问题。该项目的实施,完全符合国家产业政策,是国家、省、市重点支持的海洋经济、高端装备制造以及新材料的发展领域。在"2014年杭州市重大科技创新项目申报指南(工业类)中,该项目符合"高端装备制造技术专项拟重点支持范围--2、机械基础件及关键零部件大型铸锻件"重点支持范畴。该项目产品技术性能指标达到或超过国外市场对于中间轴的严格质量要求,在实现该产品的国产化,替代进口的同时,也将打破现有大型舰船中间轴锻件生产关键、共性技术的瓶颈问题,亦可带动如大型船舶动力系统中螺旋桨轴,艉轴等大型铸锻件产品(同样需要同时兼备高强度和高耐低温冲击性能)对于新型成分配方材料的技术进步,带动国内船舶配套产业整体技术水平的提升、提高产业层次,延伸产业链,促进产品结构、技术结构优化具有重大的意义,社会效益显著。
[成果] 1700520103 北京
TF1 应用技术 金属铸、锻加工 公布年份:2017
成果简介:球形金属粉末广泛应用于微电子表面封装(SMT)、超硬材料合成、新能源用软磁材料、注射成形、增材制造等高端制造领域。中国对球形金属粉末的需求年均增长达到23.1%,而SMT焊锡粉、金属软磁、增材制造等领域用粉末对外依存度已经超过90%。传统雾化制粉技术存在连续制备时间短、生产效率低、雾化稳定性差等问题,不能满足球形金属粉末的制备朝着超细、窄粒度、低杂质含量、高稳定性和一致性等方向发展的要求。该项目在国家863计划,国家科技支撑计划,国家自然科学基金等项目的支持下,经过十余年的持续攻关,创造性地解决了球形金属粉末连续雾化制备技术及产业化应用中的重大技术难题,成功开发出成套雾化装备及产业化核心技术。主要创新成果如下:1)发明了金属熔体雾化器,突破了金属粉末雾化制备的核心技术瓶颈,实现了球形金属粉末的高效制备。通过空气动力学计算和数值模拟技术,发明新型超音速紧耦合雾化喷嘴和金属熔体导流绝热系统,创新形成了超音速紧耦合气体雾化器,该技术将<74μm的Fe基触媒粉末出粉率提高了20个百分点;研制了满足不同合金体系的离心雾化盘,开发了90000rpm高速电机保护系统,解决了高速电机在高温高粉尘环境下持续运转的关键问题(工作时间由2000h提高到12000h)。2)创制了球形金属粉末工业化生产技术装备,解决了球形金属粉末连续雾化制备难题,提高了粉末产品品质、一致性和稳定性。发明了球形金属粉末连续雾化技术及装备,研制了金属熔体智能输送系统,集成创新控制方法实现了全套装备的智能控制,形成雾化制备成套工艺及智能控制技术。其中,惰性气体雾化连续制备技术生产效率提高了30%,铁基触媒粉末氧含量小于300ppm;离心雾化连续制备技术生产效率提高了200%,SnAgCu粉末氧含量小于80ppm。3)发明了系列球形金属粉末,实现了工业应用,突破了国外对相关材料的知识产权封锁。依据发明的连续雾化制备技术,发明了具有自主知识产权的金刚石触媒粉末和SMT焊粉,形成系列新型高温、中温及低温球形金属粉末材料,建成了完善的金属粉末工业生产技术体系、装备体系和产品应用体系。基于上述创新技术,实现中高温功能粉末年产能达9000吨,SMT焊粉年产能达4000吨。系列粉末产品已广泛应用于中国微电子表面封装、超硬材料合成、新能源用软磁材料等高技术产业领域。在上述过程中,项目申请发明专利52项,已授权32项;制定标准3项;开发国家重点新产品2项、市级新产品2项;发表论文30余篇,其中24篇被SCI/EI收录;培养各类高级人才40余人。项目曾获省部级科学技术一等奖2项,二等奖3项,中国专利优秀奖1项。该项目的成功开发和应用推广,填补了国内空白,显著提升了中国球形金属粉末制备水平,具有重大经济社会效益。
[成果] 1700550376 湖北
TG2 应用技术 金属铸、锻加工 公布年份:2017
成果简介:该发明涉及铸造领域,具体涉及一种锚链铸造模具及铸造方法。该发明的锚链铸造模具包括单环铸造单元和中间环铸造单元。该发明还提供了利用该锚链铸造模具进行铸造的方法。该发明根据锚链的形状特点,通过对锚链铸造模具进行改进,不仅简化了工艺流程,解决了锚链环内部容易出现缩孔、缩松缺陷的技术问题,提高了产品质量,还充分利用了铸造过程中产生的旧砂,在降低成本的同时,减少了对环境的污染。
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