铝合金振动挤压铸造的机理研究及其装置设计

发布时间：2017-09-25 10:43

  本文关键词：铝合金振动挤压铸造的机理研究及其装置设计

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【摘要】：铝合金因为其密度小、比强度高、导热性好等优点,在汽车航空等领域被广泛应用。铸造作为一种传统的金属热加工工艺方法,和其它的成形工艺相比有许多优势,其生产成本低,材料利用率高,节约资源等,在机床、汽车、拖拉机、动力机械等制造业中应用广泛。不断改进合金铸造工艺,优化铸造生产方法,对制造业来说意义重大。本文研究铝合金振动挤压铸造方法,该方法是对传统铸造方法的思考和总结、为能更好发挥挤压和振动在铝合金铸造中的优势而提出来的。振动挤压铸造工艺方法将振动复合到挤压力上,使静挤压力变成动挤压力,同时它将振动直接传递到铝合金熔液中,形成振动场,而不需要将铸造设备整体放在振动台上施加振动,实用性更强。对所提出的振动挤压铸造方法的成形原理进行了说明,同时对振动挤压补缩机理和碎晶机理进行了理论推导分析,结果表明:振动挤压铸造能加大熔液自身重力加速度,增大补缩动力,同时破碎二次枝晶,扩大补缩通道,从而能较好的减少铸件缩孔缩松缺陷;振动挤压一方面能够较大的增加二次枝晶臂受到的最大正应力和最大切应力,使其更容易断裂,从而细化了晶粒,另一方面振动挤压过程中所产生的冲击作用也能使碎晶效果更明显。在振动挤压铸造理论分析可行的基础之上进行了实验,自主设计搭建了振动挤压铸造实验平台,对实验平台的可靠性进行了数值分析,同时还设计了振动挤压铸造实验方法、实验内容、实验步骤以及实验工艺参数,进行了相应的实验并对实验结果进行了处理分析,实验结果表明,振动挤压铸造相比于重力铸造和静挤压铸造,使材料利用率明显提高,理想状态材料利用率可以达到100%,在合理范围内振动挤压时间越长,宏观质量越好。在补缩方面,振动挤压铸造对合金补缩效果也更为理想,铸件的宏观和微观孔洞缺陷较重力铸造和静压铸造都明显降低,在合理范围内振压时间越长,补缩效果越好。在碎晶方面,振动挤压铸造的碎晶效果也很好,二次枝晶臂间距较重力铸造和静压铸造都要小,对铸件力学性能也有一定的改善。针对振动挤压铸造的工程应用,在压铸设备的基础上设计了振动挤压铸造装置,给出了其工作的流程图。分析了关键技术问题,包括针对不同工艺条件的方案选择,和同一工艺条件不同铸件的方案选择;给出了振动挤压铸造装置的总装结构,对振动挤压铸造工艺的核心部位振动挤压机构的结构、工艺参数和信息流系统进行了设计和分析。振动挤压机构的结构能够方便的对振动参数包括振动时间、振动频率、振动力和振压压力进行调节。其中振动时间、振动频率和振动力由振动器调节,振动器由两根端部各带一组偏心块的轴组成,两轴由齿轮啮合传动,动力由调速电机输入,振压压力由两个液压缸来调节。
【关键词】：铝合金 振动挤压铸造 补缩与碎晶 实验验证 应用装置
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG292
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 挤压铸造技术及设备研究的现状13-16
• 1.3 振动铸造技术及设备研究的现状16-18
• 1.4 振动-压力复合铸造技术及其设备的研究现状18-20
• 1.5 铸造铝合金应用的现状20-21
• 1.6 研究的目的意义及主要内容21
• 1.6.1 研究的目的及意义21
• 1.6.2 研究的主要内容21
• 1.7 课题来源21-22
• 第二章 振动挤压铸造补缩和碎晶机理研究22-36
• 2.1 振动挤压铸造的成形原理22
• 2.2 振动挤压铸造的补缩机理22-28
• 2.2.1 铸件质量的影响因素23-25
• 2.2.2 缩孔缩松形成机理及其主要影响因素25-26
• 2.2.3 振动挤压铸造对合金缩孔缩松影响机理26-28
• 2.3 振动挤压铸造碎晶机理28-34
• 2.3.1 振动挤压过程中振动碎晶的力学分析28-31
• 2.3.2 振动挤压过程中冲击碎晶的力学分析31-34
• 2.4 本章小结34-36
• 第三章 振动挤压铸造实验平台搭建校核及实验36-57
• 3.1 实验平台的设计36-43
• 3.1.1 模具部分37-39
• 3.1.2 振动挤压机构39-43
• 3.1.3 附属装置部分43
• 3.2 振动挤压实验模具的校核43-50
• 3.2.1 实验模具所受载荷的计算43-46
• 3.2.2 有限元计算模型46-48
• 3.2.3 数值分析结果48-50
• 3.3 实验的准备50-53
• 3.3.1 实验的材料50-51
• 3.3.2 实验的装备51-53
• 3.4 振动挤压铸造实验方案53-54
• 3.5 振动挤压铸造实验步骤及数据分析处理方法54-56
• 3.6 实验测试56
• 3.7 本章小结56-57
• 第四章 振动挤压铸造实验结果分析57-68
• 4.1 振动挤压铸造对A356 铝合金宏观质量影响的实验结果57-59
• 4.2 振动挤压铸造对A356 铝合金缩孔缩松影响的实验结果59-61
• 4.3 振动挤压对A356 铝合金抗拉强度及组织形貌影响的实验结果61-67
• 4.3.1 振动挤压对A356 铝合金抗拉强度影响的实验结果61-62
• 4.3.2 振动挤压对A356 铝合金微观孔洞影响的实验结果62-64
• 4.3.3 振动挤压对A356 铝合金晶粒组织影响的实验结果64-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第五章 工业用振动挤压铸造装置的设计68-84
• 5.1 振动挤压铸造的成形方法68-71
• 5.1.1 振动挤压铸造成形原理说明68-69
• 5.1.2 振动挤压铸造的工艺流程69-71
• 5.2 振动挤压铸造装置的总体设计71-75
• 5.2.1 振动挤压铸造的关键技术问题71-73
• 5.2.2 振动挤压铸造装置的总体方案73-75
• 5.3 振动挤压铸造装置振动挤压机构的总体设计75-83
• 5.3.1 振动挤压机构的结构设计76-78
• 5.3.2 振动挤压机构参数的设计78-82
• 5.3.3 振动挤压机构信息流系统82-83
• 5.4 本章小结83-84
• 结论与展望84-86
• 参考文献86-91
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果91-92
• 致谢92-93
• 附件93

【参考文献】

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本文编号：916896