型砂发气性检测及工艺实验研究

发布时间：2017-09-26 12:29

  本文关键词：型砂发气性检测及工艺实验研究

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【摘要】：砂型(芯)在金属液浇注及凝固冷却过程中的发气量和发气速度,对铸件生产成败是相当重要的。铸件产品的质量、废品率等无不与各种型砂的发气性能密切相关。因此,如何准确检测出树脂砂等造型材料的发气性能是十分必要的。但是目前国内外普遍使用的造型材料发气性测定仪都是在人为设定条件下去测定型砂的发气特性,而这种人为设定的条件与铸造时砂型(芯)所处的复杂环境比相差较大,所以,这种发气性测定仪的测定结果并不能真正反映型砂在铸件浇注及凝固过程中的发气规律。本文利用自行设计的型砂发气性测定装置对呋喃树脂砂、酚醛树脂砂以及水玻璃砂在铝合金液浇注及凝固冷却过程中型砂的发气性进行了测定,获得了三种型砂发气量和发气速度的特性曲线,并进一步研究了粘结剂的加入量、浇注温度以及型砂与铝合金液之间接触面积等因素对型砂发气性的影响规律。设计了一种模具,测定型砂-金属液界面气体背压,研究了呋喃树脂砂、酚醛树脂砂以及水玻璃砂与金属液界面上的气体背压。对型砂在铝合金液凝固过程中的温度场进行了模拟实验,研究了型砂温度场与发气性之间的关系。最后,根据型砂发气性数据对型砂发气性测定仪进行了改进,初步设计一种用单片机控制采集和检测型砂发气性的仪器,操作更加简便,实验结果的处理也更加方便。实验结果表明,在其他条件相同时,呋喃树脂砂的发气量和发气速度最大,酚醛树脂砂次之,水玻璃砂最小。型砂在铝合金液凝固过程中有两个时间段发气速度较大,相应地在发气速度曲线上有两个峰值,第一个峰出现在第5-7 s之间,第二峰出现在108-125s之间。粘结剂加入量、浇注温度以及接触面积越大,型砂的发气量和发气速度越大,其中粘结剂的加入量和接触面积对型砂的发气性影响最为显著,浇注温度的影响则较小。另外,粘结剂加入量对呋喃树脂砂的发气量影响较大,对酚醛树脂砂和水玻璃砂的影响较小。呋喃树脂砂-铝合金液界面气体背压最大,酚醛树脂砂次之,水玻璃砂最小。型砂试样中,距离型砂-铝合金液界面越近,型砂的温度越高,残留发气量越低,反之亦然。型砂-金属液界面附近型砂的残留发气量为10 ml/g左右,型砂试样中心附近型砂的残留发气量为24 ml/g左右。
【关键词】：型砂发气性 发气量 发气速度 气孔
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG221
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 背景和意义10-11
• 1.2 型砂的发气性引起的气孔缺陷11-13
• 1.2.1 侵入性气孔11-12
• 1.2.2 反应性气孔12-13
• 1.3 型砂发气性的研究现状13-18
• 1.4 研究内容18-19
• 第2章 实验材料、设备和实验方法19-25
• 2.1 实验材料19-21
• 2.2 实验设备与仪器21-23
• 2.2.1 熔炼炉21
• 2.2.2 SHY叶片式型砂混砂机21
• 2.2.3 电子天平21
• 2.2.4 自行设计的型砂发气性检测装置21-22
• 2.2.5 型砂发气性测定仪22-23
• 2.2.6 铝合金密度当量测定仪23
• 2.3 实验方法23-25
• 2.3.1 型砂试样形状和尺寸的确定23
• 2.3.2 型砂混制与制样23-24
• 2.3.3 合金的熔炼24
• 2.3.4 型砂发气性的检测24-25
• 第3章 结果与讨论25-52
• 3.1 型砂的发气量测量及检测误差的修正25-30
• 3.1.1 型砂的发气量测量25-26
• 3.1.2 容器内空气膨胀测量26-27
• 3.1.3 发气量与时间关系曲线的拟合27-28
• 3.1.4 发气速度曲线建立28-29
• 3.1.5 型砂发气性曲线特征点讨论29-30
• 3.2 呋喃树脂砂的发气性30-35
• 3.2.1 ZYF-7 呋喃树脂砂的发气性30-33
• 3.2.2 SH308呋喃树脂砂的发气性33-35
• 3.3 酚醛树脂砂与水玻璃砂的发气性35-40
• 3.3.1 HYT J-124酚醛树脂砂的发气性35-37
• 3.3.2 HYT S-105水玻璃砂发气性37-40
• 3.4 型砂发气性与温度的关系40-46
• 3.4.1 ZYF-7 型呋喃树脂砂在不同加热温度下的发气量40-41
• 3.4.2 树脂型砂试样在铝合金液中的温度场41-44
• 3.4.3 型砂经合金液热作用后的残留发气量44-46
• 3.5 铝合金铸件气孔倾向性的研究46-52
• 3.5.1 型砂-铝合金液界面气体背压的测定47-49
• 3.5.2 不同类型型砂的气孔倾向性49-50
• 3.5.3 不同类型型砂浇注时铸件的密度50-52
• 第4章 型砂发气性检测仪设计52-63
• 4.1 检测仪发气装置部分的设计52-56
• 4.1.1 结构及外观设计52-54
• 4.1.2 密封容器有效容积设计54-56
• 4.2 压力检测系统设计56-63
• 4.2.1 压力法检测型砂发气量的理论依据56
• 4.2.2 压力检测系统要求56
• 4.2.3 压力检测系统总体设计56-57
• 4.2.4 硬件电路设计57-63
• 第5章 结论63-64
• 参考文献64-67
• 附录A 型砂发气性检测仪设计图67-68
• 附录B 压力检测电路原理图68-69
• 在学研究成果69-70
• 致谢70

【参考文献】

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本文编号：923529