机械振动对铝合金消失模铸造充型及凝固的影响研究

摘要

消失模铸造被广泛赞誉为二十一世纪的铸造技术,是目前最具有发展前途的铸造方法之一,因其具有铸件外形尺寸准确、生产过程洁净等优点具有广泛的应用前景。但因其浇注温度比传统铸造方法高很多,加之铝合金液易氧化吸气,且由于干砂蓄热系数低、铸型冷却速度慢,导致铝合金消失模铸件出现组织晶粒粗大、缩松和气孔比较严重、铸件力学性能低等缺陷,严重限制了铝合金消失模铸造的发展。因此,本文以ADC12和ZL108铝合金为研究对象,在其充型和凝固过程中施加机械振动,研究了不同振动频率、振幅对ADC12和ZL108铝合金组织和性能的影响,试图寻找到一种提高铝合金铸件强度的新方法。
　　本文研究了ADC12和ZL108铝合金的流动性、缩孔缩松、晶粒大小及力学性能随振动频率、振幅的变化规律。实验结果表明：当浇注温度为700℃时,施加振幅为0.04mm的垂直方向振动,振动频率在100HZ时ADC12铝合金流动性最好,当施加振动频率50HZ垂直振动时,振幅控制在0.24mm时ADC12铝合金流动性最好。当逐步增加振动频率或振幅时,ADC12铝合金液补缩能力提高,试样缩孔、缩松明显减少。此外,伴随着振动频率或振幅的逐渐增大,晶粒逐渐变得更细小,其形态也愈加圆整,铸件的抗拉强度逐渐提高。但当铸件的抗拉强度增加到一定值以后,随着振动频率或振幅继续增强,抗拉强度反而会下降。
　　在本文中对机械振动影响金属液充型能力、补缩以及晶粒细化的机理进行了分析。研究表明：通过施加垂直方向的振动场,当振动的频率或振幅太大超过一定值后,导致流体紊流度和流动的附加阻力增大,反而降低了金属液的流动能力,并且强振会使铸件缩孔缩松倾向增大,反而降低了铸件强度。研究了机械振动破碎枝晶的力学模型,研究表明随着振动峰值加速度的逐渐增大,枝晶更易被折断,晶粒会逐渐变得更加细小。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 消失模铸造概述

1.3 振动细晶技术

1.4 研究的目的和内容

第2章 机械振动铸造设备及参数计算

2.1 机械振动台概述

2.2 本研究用机械振动台原理

2.3 机械振动台参数计算

2.4 本章小结

第3章 实验准备

3.1 实验材料

3.2 实验前的准备

3.3 铝合金熔炼

3.4 本章小结

第4章 机械振动对铝合金消失模铸造充型影响研究

4.1 实验分析

4.2 实验设计

4.3 实验结果

4.4 本章小结

第5章 机械振动对铝合金消失模铸造孔洞影响

5.1 实验分析

5.2 实验设计

5.3 实验结果

5.4 本章小结

第6章 机械振动对铝合金消失模铸造组织性能的影响

6.1 实验分析

6.2 实验设计

6.3 实验结果

6.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢