机械振动对ZL205A合金铸件金属型低压铸造凝固补缩的影响

摘要

本研究自主研究设计并搭建了低压振动铸造平台，并采用笔式测振仪和激光测速仪检测了平台的振动特性。利用数值模拟手段，研究了振动对低压铸造温度场、流场和缩孔缩松形成倾向的影响。以 ZL205A合金作为实验材料，采用金属铸型低压铸造，研究了机械振动对ZL205A合金金属型低压铸造凝固补缩的影响。
　　低压振动铸造平台包括压力模块、振动模块、测温模块和模具模块四个部分。平台采用惯性式偏心轮振动电机作为振源，可调节补缩通道大小和长短的金属型作为型腔。通过测量平台的振动特性发现其固有频率是19 Hz。
　　通过对ZL205A低压铸造过程施加振动的数值模拟研究，发现了振动能降低铸件温度梯度，增加铸件的凝固时间，改变铸件的温度分布；波动载荷还能改变铸件凝固过程中的对流场，增大流场流速；波动载荷会影响铸件的缩松位置和形貌，且能减少铸件中的缩松。
　　通过实验对铸件缩孔体积和致密度的统计，得到了振动频率、振动振幅、通道/铸件模数比和起振温度对铸件的缩孔缩松大小影响规律。研究发现：通道/铸件模数比对凝固补缩影响最显著，振动振幅对铸件缩孔影响较显著，振动频率对铸件缩松影响较显著。各因素对缩孔的影响规律是：通道/铸件模数比越大，振幅越大，缩孔体积越小；随着振动频率和起振温度的增大，缩孔体积先减小后增大。对缩松的影响规律是：通道/铸件模数比、起振温度、振动振幅和振动频率越大，铸件的缩松越小。通过正交实验，获得了减小缩孔体积的最佳振动参数是振动频率为15 Hz，振动振幅为0.8 mm，通道/铸件模数比为1.25，起振温度为610℃；减小缩松的最佳振动参数是振动频率为25 Hz，振动振幅为0.8 mm，通道/铸件模数比为1.25，起振温度为650℃。

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第1章 绪论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.2振动对凝固补缩影响的研究现状

1.3振动凝固补缩研究目前存在的问题与不足

1.4本课题主要研究内容

第2章 实验方法及分析检测手段

2.1 引言

2.2实验材料

2.2低压振动铸造实验平台设计

2.3振动数值模拟方法

2.4温度、振动及组织分析检测仪器

2.5本章小结

第3章ZL205A合金低压铸造中施加振动的数值模拟及其对凝固的影响

3.1引言

3.2 ZL205A合金铸件的计算模型及计算参数

3.3振动对ZL205A低压铸造凝固过程的影响

3.4本章小结

第4章 机械振动对金属型低压铸造凝固补缩的影响

4.1引言

4.2低压振动铸造实验方案

4.3机械振动的实验结果

4.4机械振动对ZL205A合金凝固补缩的影响

4.5机械振动参数对ZL205A合金凝固补缩的影响

4.6本章小结

结论

参考文献

声明

致谢