细长复杂砂芯的成形性和溃散性特征研究

发布时间：2017-09-30 03:11

  本文关键词：细长复杂砂芯的成形性和溃散性特征研究

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【摘要】：航空航天工业的快速发展,对薄壁复杂镁铝合金铸件的需求量日益增加,铸件结构向整体化、薄壁化、复杂化、精密化方向发展。复杂薄壁镁铝合金铸件常伴有复杂的内腔和细长小孔,致使铸造用砂芯形状非常复杂,砂芯的精确成形难度大、性能要求高,且铸造成型后铸件内腔残留的砂芯难以溃散清理,较大地阻碍了我国航空镁铝合金复杂零件铸造水平的提升。因此,研究复杂细小砂芯的成形性、溃散性及其表征方法,可以为镁铝合金复杂薄壁铸件用砂芯的制备奠定基础,对提高镁铝合金复杂精密铸件的制造水平,具有重要的理论与实际意义。本文根据复杂镁铝合金铸件的结构特点,设计了一套用于复杂细长砂芯性能表征的芯盒模具,采用射砂制芯方法,开展了复杂细长砂芯的成形性、溃散性及其表征方法试验研究,取得了具有价值的研究成果。(1)以砂芯的完整成形、充填密度及抗弯强度作为砂芯成形性的评价指标,研究砂芯形状、射芯压力、原砂种类、粘结剂及其加入量等因素对细长砂芯成形性能的影响,分析得出了砂芯充填体积和抗弯强度与各影响因素间的回归方程。当砂芯具有拐角和长度较大时,容易在砂芯的拐角处产生缺陷,且远离射砂口部分的砂芯,充填效果较差,难以紧实。这主要是因为:拐角会使芯砂在充填过程中的流动方向发生较大改变,砂粒的动能局部损失大;长度过大会导致远离射砂口处压力较小不足以充满,砂粒的动能沿程损失大。因此,射砂压力升高,砂粒动能越大,砂芯完整成形性越好,砂芯的充填密度和常温强度均增大。试验主要研究了树脂砂芯的成形性,发现随着树脂粘结剂加入量增加,砂芯抗弯强度增大。当粘结剂加入量少于2%时,砂芯充填密度随着粘结剂加入量增加而增大;当粘结剂加入量大于2%时,充填密度有所降低。这是因为粘结剂加入量较小时,其加入量增加,砂粒的流动性加大、更易充填紧实;而粘结剂加入量过大,会使砂粒紧实致密而团聚不易流动。试验还研究了水玻璃砂芯的成形性,发现水玻璃细长砂芯硬化后脆性较大,容易断裂,难以取模,成形性较差。原砂种类对砂芯成形性能影响最大。由于宝珠砂的圆整度高、流动性好、射砂阻力小,成形砂芯的缺陷少,充填密度和紧实强度均较高;大林砂的充填密度和紧实强度次之;都昌砂充填密度和紧实强度较低。(2)以树脂砂芯受热后的残留强度和落砂量作为砂芯溃散性的评价指标,研究了受热温度、原砂种类、树脂粘结剂加入量等因素对细长砂芯溃散性能的影响,分析得出了砂芯的残留强度和落砂量与各影响因素间的回归方程。随着砂芯受热温度升高,树脂砂芯砂粒间的粘结键被破坏,砂芯的残留强度逐渐降低,在外力作用下的落砂量增大,砂芯易于溃散;随着树脂粘结剂加入量增加,砂粒间粘结力更大,砂芯的残留强度增大,砂芯溃散性较差。原砂种类对砂芯的落砂量影响最大,角形系数较大的都昌砂,砂粒之间粘结不充分,受热后砂芯在外力作用下易于散落,溃散性好;树脂粘结剂的加入量对砂芯的残留强度影响最大,粘结剂加入量越大,砂芯残留强度越高,越难以溃散。
【关键词】：复杂砂芯 射砂成型 成形性 溃散性 表征方法
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V261.31
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 本课题背景和意义11-12
• 1.2 砂芯成形方法、工艺研究12-17
• 1.3 砂芯的成形性与溃散性表征方法研究17-18
• 1.4 本课题研究内容18-19
• 2 试验材料、设备及方法19-28
• 2.1 试验材料、设备及模具19-23
• 2.2 砂芯的制备及性能测试方法23-24
• 2.3 射砂设备调试及基本工艺参数的选取24-28
• 3 砂芯成形性的表征及其影响因素28-49
• 3.1 砂芯成形性的表征28
• 3.2 砂芯成形性的影响因素28-40
• 3.3 砂芯成形性表征方法正交试验分析40-44
• 3.4 细长砂芯的简单成形模拟44-47
• 3.5 本章小结47-49
• 4 砂芯溃散性的表征及其影响因素49-62
• 4.1 砂芯溃散性的表征49
• 4.2 砂芯溃散性的影响因素49-54
• 4.3 砂芯溃散性表征方法正交试验分析54-58
• 4.4 带细长砂芯的铸件模拟浇注58-60
• 4.5 本章小结60-62
• 5 结论与展望62-64
• 5.1 主要结论62-63
• 5.2 展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68

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本文编号：945794