铝合金熔体超声波和旋转吹气复合除气技术研究

发布时间：2017-08-08 23:15

  本文关键词：铝合金熔体超声波和旋转吹气复合除气技术研究

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【摘要】：铝合金作为一种重要的工程结构材料，以其众多优良的性能，在很多领域都有广泛的应用。特别是其较高的比强度，令其在航空航天方面有独特的应用优势。从用量来看，铝合金的使用量也位居世界前列。但铝合金在熔铸时存在易吸气的问题，极易导致铝合金铸件出现气孔和缩松等缺陷。随着对铝合金熔体纯净度要求的不断提高，单一除气技术已难满足需求，需要研制更高效和处理能力更强的复合除气新技术。因此，本文将旋转吹气除气和超声波除气相结合，研究复合除气方法用于铝合金熔体高效除气的可行性。 首先，本文从原理上分别对铝合金熔体吸气、超声波除气和旋转吹气除气的动力学过程进行了分析。在此基础上，把超声波和旋转吹气复合除气的动力学过程归结为超声波空化的空化泡崩溃对旋转吹气除气过程中的氢原子扩散传质增强作用和净化气体气泡破碎作用，以及旋转吹气产生的净化气体气泡对上浮空化泡的携载保护作用，从理论上得出复合除气方法的除气效率优于单一除气方法的结论。 基于上述结论，本文自行研制了超声波和旋转吹气除气设备，并采用正交实验设计方法，分别进行了超声波除气、旋转吹气除气和复合除气实验,采用RPT方法现场检测熔体含气量。得出了每种除气方法处理（6.3kg）熔体时的最优参数组合，深入分析了每种除气方法的工艺参数对除气效果的影响。超声波除气实验证明，随着超声功率增大和作用时间加长，除气效果逐步提高，但随着静止时间增加，除气效果逐渐降低，最优参数组合为：超声波功率值为1800W，作用时间15min和静止时间3min；旋转吹气除气实验证明，随着喷头转速和吹气流量增大，除气效果逐步提升，随着作用时间增加，除气效果先增加而后降低，最优参数组合为：喷头转速410r/min，吹气流量6L/min和作用时间10min；复合除气实验证明，随着超声功率、吹气流量和作用时间的增大，除气效果逐步提升；随着喷头转速的增大，，除气效果逐渐降低，最优参数组合为：超声功率1800W，吹气流量6L/min，喷头转速190r/min和作用时间为10min。 最后，本文比较了三类除气实验在作用时间相同时的平均除气率，分析得出：超声波除气处理能力有限，若熔体量较大，需要较长时间达到最佳除气效果。旋转吹气除气的处理能力较强，但除气能力低于超声波除气。复合除气由于超声波空化和旋转吹气气泡的共同作用，除气动力学过程进一步优化，除气能力和处理能力提高，除气效率明显优于单一除气方法。
【关键词】：铝合金熔体 超声波 旋转吹气 复合除气
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG292
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目录9-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 课题来源11
• 1.2 课题研究的目的及意义11
• 1.3 国内外研究现状11-19
• 1.3.1 吸附净化法12-14
• 1.3.2 非吸附净化法14-16
• 1.3.3 复合净化法16-18
• 1.3.4 总结与评价18-19
• 1.4 课题研究内容19-20
• 第2章 铝合金熔体复合除气原理研究20-30
• 2.1 铝合金熔体吸气原理分析20-22
• 2.1.1 铝合金熔体中的气体及来源20-21
• 2.1.2 铝合金熔体吸气过程分析21-22
• 2.2 铝合金熔体超声波除气原理分析22-25
• 2.2.1 超声波空化22
• 2.2.2 铝合金熔体超声波除气过程动力学分析22-25
• 2.3 铝合金熔体旋转吹气除气原理分析25-27
• 2.3.1 铝合金熔体旋转吹气除气过程热力学分析25
• 2.3.2 铝合金熔体旋转吹气除气过程动力学分析25-27
• 2.4 铝合金熔体超声波与旋转吹气复合除气原理分析27-29
• 2.4.1 超声波除气对旋转吹气除气过程的增强作用27-28
• 2.4.2 旋转吹气除气对超声波除气过程的携载作用28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第3章 铝合金熔体复合除气实验30-38
• 3.1 实验设备30-32
• 3.1.1 熔化设备30
• 3.1.2 铝合金熔体除气设备30-31
• 3.1.3 减压凝固测氢装置31-32
• 3.2 实验材料32-33
• 3.3 实验方法33-37
• 3.3.1 铝合金熔炼工艺33
• 3.3.2 铝合金熔体超声波除气实验33-34
• 3.3.3 铝合金熔体旋转吹气除气实验34-35
• 3.3.4 铝合金熔体超声波和旋转吹气复合除气实验35-36
• 3.3.5 减压凝固测定含氢量36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 铝合金熔体复合除气实验结果分析38-66
• 4.1 铝合金熔体超声波除气实验结果分析38-46
• 4.1.1 不同条件下铝合金熔体超声波除气效果计算38-39
• 4.1.2 铝合金熔体超声波除气正交实验结果分析39-42
• 4.1.3 单个因素对铝合金熔体超声波除气效果的影响42-46
• 4.2 铝合金熔体旋转吹气除气实验结果分析46-53
• 4.2.1 不同条件下铝合金熔体旋转吹气除气效果计算46-47
• 4.2.2 铝合金熔体旋转吹气除气正交实验结果分析47-49
• 4.2.3 单个因素对铝合金熔体旋转吹气除气效果的影响49-53
• 4.3 铝合金熔体超声波和旋转吹气复合除气实验结果分析53-61
• 4.3.1 不同条件下铝合金熔体复合除气效果计算53
• 4.3.2 铝合金熔体复合除气正交实验结果分析53-56
• 4.3.3 单个因素对铝合金熔体复合除气效果的影响56-61
• 4.4 铝合金熔体不同除气方法间的对比分析61-64
• 4.4.1 超声波除气和旋转吹气除气的除气效果对比分析61-62
• 4.4.2 超声波除气和复合除气的除气效果对比分析62-63
• 4.4.3 旋转吹气除气和复合除气的除气效果对比分析63-64
• 4.5 本章小结64-66
• 结论66-67
• 参考文献67-73
• 致谢73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：642476