汽车修边模双液复合铸造工艺及界面组织性能研究

发布时间：2017-09-06 02:29

  本文关键词：汽车修边模双液复合铸造工艺及界面组织性能研究

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【摘要】：汽车覆盖件模具是汽车行业十分基础的工艺装备,90%以上的汽车零部件都依赖模具成形,传统的镶块拼接工艺及堆焊工艺已不能满足实际生产需求,因此开发汽车模具的新技术和新工艺成为当前模具行业急需解决的问题。本文采用双液复合铸造工艺制造双金属汽车修边模具,工作面材质为低合金钢、基座材质为HT300。首先采用ProCAST软件及相关理论优化了铸造工艺方案和铸造工艺参数；其次铸造生产具有模具典型结构的阶梯试块,研究浇注间隔时间对阶梯试块成形性和铸件质量的影响,采用光学显微镜、扫描电镜、Instron-3382型力学性能试验机、显微硬度计等,研究了工艺参数对双金属模具复合铸件过渡层的显微组织、力学性能、过渡层厚度的影响规律,探讨了复合界面的结合机理。论文的主要结论如下：(1)采用消失模铸造工艺制造双金属汽车修边模具时,选择“钢下铁上”的造型方式、树脂砂造型、平做平浇工艺、设计二套浇注系统,先浇注低合金钢,后浇注灰铸铁基座；双金属修边模具中的刃口部分选择侧注式浇注形式,灰铸铁应选择底注式浇注形式,且灰铸铁部分的内浇口与低合金钢的溢流口都位于双金属的分界面上；该铸造工艺方案是合理可行的。(2)采用Procast软件和理论公式计算确定了最佳的双金属浇注间隔时间为50-120s、低合金钢浇注温度为1530-1550℃,灰铸铁浇注温度为1350-1380℃；在本实验条件下,具有汽车修边模具典型结构的阶梯试块双金属复合铸造最佳的浇注间隔时间为90s,该工艺生产的铸件复合界面清晰、致密,无明显缩孔、缩松等铸造缺陷。(3)双金属试样由钢基体区、过渡区和铁基体区三个区域组成。过渡区呈犬牙状／锯齿形结构,最佳过渡层厚度约为400gm,界面附近Cr和Si等元素呈梯度分布,最佳过渡层的结合机制以冶金结合为主,扩散结合、机械结合为辅。(4)复合界面两侧硬度呈梯度分布,其抗拉强度达到339MPa,断裂位置出现在灰铸铁一侧,双金属界面的结合强度高于灰铸铁的。(5)采用双液复合铸造方法成功地制备了两套典型的汽车修边模具,着色探伤和破坏性试验结果表明：铸件整体质量较好,未发现明显的缩孔、缩松、夹渣、孔洞等铸造缺陷,实验验证了本文所采用的铸造工艺方案和工艺参数是合理可行的。
【关键词】：双液复合铸造 双金属汽车模具 浇注间隔时间 过渡层 显微组织 力学性能
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U466
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 绪论14-27
• 1.1 引言14
• 1.2 国内外汽车模具发展概况14-19
• 1.2.1 汽车模具的分类14-15
• 1.2.2 汽车模具常用材料15
• 1.2.3 国内外汽车模具的现状及发展趋势15-19
• 1.3 双液复合铸造工艺19-22
• 1.3.1 双液复合铸造工艺的研究现状19-21
• 1.3.2 液复合铸造的应用概况21-22
• 1.4 液—液复合界面结合机理22-23
• 1.4.1 机械结合22
• 1.4.2 扩散结合22-23
• 1.4.3 反应结合23
• 1.5 消失模铸造工艺及其数值模拟23-24
• 1.5.1 消失模铸造工艺23-24
• 1.5.2 消失模铸造工艺的数值模拟24
• 1.6 选题背景和研究内容24-27
• 1.6.1 选题背景24-25
• 1.6.2 主要研究内容25-27
• 第2章 实验过程及方法27-32
• 2.1 实验材料27
• 2.2 实验工艺流程27
• 2.3 实验过程27-30
• 2.4 实验检测分析30-32
• 2.4.1 拉伸实验30
• 2.4.2 韦氏硬度实验30
• 2.4.3 显微组织分析30-31
• 2.4.4 着色探伤31-32
• 第3章 双液复合铸造工艺及其参数的优化32-41
• 3.1 引言32
• 3.2 双金属汽车修边模具材料的选择32-33
• 3.3 双液复合铸造工艺制造汽车模具的特点及其方案33-34
• 3.4 双液复合铸造工艺参数的拟定34-37
• 3.4.1 浇注系统各组元尺寸的拟定34-35
• 3.4.2 双金属浇注温度的拟定35
• 3.4.3 双金属浇注间隔时间的拟定35-37
• 3.5 双金属修边模具浇注方式的优化37-40
• 3.5.1 工作部分浇注方式的优化37-40
• 3.5.2 基座部分浇注方式的拟定40
• 3.6 本章小结40-41
• 第4章 双金属汽车修边模具的组织性能研究41-64
• 4.1 引言41
• 4.2 双金属复合界面宏观形貌分析41-43
• 4.3 双金属复合界面微观形貌分析43-45
• 4.4 双金属过渡层的厚度分析45-46
• 4.5 双金属复合界面微观组织46-56
• 4.5.1 过渡层附近石墨形态的演变47-52
• 4.5.2 双金属过渡层微观组织分析52-54
• 4.5.3 双金属复合界面元素浓度分布54-56
• 4.6 双金属力学性能的研究56-59
• 4.6.1 双金属界面结合强度分析56-57
• 4.6.2 复合界面显微硬度分析57-59
• 4.7 双金属过渡层的形成59-61
• 4.8 双金属界面结合机理研究61-63
• 4.9 本章小结63-64
• 第5章 双金属修边模铸造工艺的验证64-67
• 5.1 引言64
• 5.2 双金属修边模具的现场浇注64-65
• 5.3 实验结果65-66
• 5.4 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-75
• 致谢75-76
• 附录A (攻读硕士学位期间发表的学术论文目录)76

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本文编号：801653