消失模铸造农械铲尖组织及性能研究

发布时间：2020-10-02 06:27

　　深松铲尖主要用于农业耕地,需要其具有良好的耐磨性以及韧性。随着我国农业现代化的推进,优质的深松铲尖依赖于国外进口,价格十分昂贵,而国内生产的深松铲尖价格便宜,但质量较差,所以国内急需制备出高性能、低成本铲尖。基于此本文采用新的工艺(消失模铸造)以及新的材质(球墨铸铁)来改善这一问题。先通过ProCAST模拟软件及试验确定深松铲尖消失模铸造工艺及参数,并成功制备出球墨铸铁深松铲尖,接着对球墨铸铁深松铲尖与原材质(Cr20铸铁)深松铲尖性能进行对比研究,最后采用直接淬火工艺研究球墨铸铁深松铲尖的耐磨性。通过ProCAST模拟可知,凝固完成时,缺陷集中分布在直浇道上。结果表明,设计的消失模铸造工艺及参数合理。深松铲尖消失模铸造工艺采用封闭式的浇注系统,成簇式生产。珠粒预发泡密度为20-24g/L,浇注温度1480℃,浇注时间10s,负压压力为0.05MPa,保压时间5min。对Cr20铸铁和球墨铸铁进行性能对比研究,结果表明,Cr20铸铁的冲击功是2.63J,球墨铸铁的冲击功是4.16J,球墨铸铁的冲击功比Cr20铸铁的提高了58%;Cr20的抗拉强度是454MPa,球墨铸铁的抗拉强度是560MPa,球墨铸铁的抗拉强度比Cr20铸铁的提高23%;Cr20铸铁的失重量是0.0113g,球墨铸铁的失重量是0.0458g,球墨铸铁的耐磨性能没有Cr20铸铁好。为了提高球墨铸铁的耐磨性,对球墨铸铁采用了直接淬火工艺。结果表明,600℃直接淬火球铁得到珠光体,硬度为382HV,800℃直接淬火球铁得到马氏体组织,硬度为628HV。在相同载荷的作用下,600℃直接淬火球墨铸铁的失重量是0.0028g,800℃直接淬火球墨铸铁的失重量是0.0006g,直接淬火提高了球墨铸铁的耐磨性。在不同载荷下,磨损量随着载荷的增加而增加。珠光体在相对低的载荷下发生氧化磨损,在相对高的载荷下发生剥落磨损。马氏体在相对低的载荷下发生磨粒磨损,在相对高的载荷下发生了氧化磨损。
【学位单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：S22;TG255
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 深松铲尖国内外研究现状
        1.2.0 国内外深松铲尖的类型
        1.2.1 深松铲尖国外的研究现状
        1.2.2 深松铲尖国内的研究现状
    1.3 深松铲尖工艺的概述
        1.3.1 国外消失模铸造的发展
        1.3.2 国内消失模铸造的发展
        1.3.3 消失模铸造的发展趋势
    1.4 深松铲尖材质的概述
        1.4.1 球墨铸铁的发展及应用
        1.4.2 球墨铸铁成分控制
        1.4.3 提高球墨铸铁耐磨性的热处理概述
    1.5 存在问题及研究内容
第2章实验材料与方法
    2.1 试验材料的成分
    2.2 合金的熔炼制备
    2.3 性能试验
    2.4 组织观察及分析
第3章消失模深松铲尖的铸造工艺设计及制备
    3.1 深松铲尖的铸造工艺设计
    3.2 深松铲尖消失模铸造工艺模拟
        3.2.1 几何修复及网格划分
        3.2.2 前处理设置
    3.3 模拟结果分析
        3.3.1 充型模拟结果及分析
        3.3.2 凝固结果及分析
        3.3.3 缺陷预测
    3.4 消失模深松铲尖铲尖的制备
        3.4.1 深松铲尖白模模具设计
        3.4.2 白模制作
        3.4.3 埋箱及浇注
第4章球墨铸铁深松铲尖组织及性能的研究
    4.1 球墨铸铁深松铲尖组织的研究
        4.1.1 石墨球特征对球墨铸铁的影响
        4.1.2 锰、铜对球墨铸铁组织的影响
    4.2 球墨铸铁深松铲尖的性能研究
        4.2.1 深松铲尖拉伸断裂分析
        4.2.2 深松铲尖冲击断裂分析
        4.2.3 深松铲尖摩擦磨损试验分析
        4.2.4 深松铲尖硬度试验分析
第5章直接淬火对球墨铸铁深松铲尖耐磨性的影响
    5.1 直接淬火工艺
    5.2 直接淬火工艺对球墨铸铁组织的影响
    5.3 摩擦磨损结果与分析
        5.3.1 载荷对失重量的影响
        5.3.2 摩擦磨损形貌的分析
        5.3.3 磨损机制分析
第6章结论
参考文献
在学研究成果
致谢

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