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XX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 文獻(xiàn)翻譯 院（系）名稱 工學(xué)院機(jī)械系 專業(yè)名稱 材料成型及控制工程 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 20xx年 03 月 10 日 使用低溫永久模鑄造鋁合金JIS-AC4C 摘要：永久模具鑄造的溫度是低于200℃進(jìn)行薄壁鑄造從而獲得高強(qiáng)度。 AL-7.36％硅-0.18銅0.27Mg-0.34Fe的合金JIS-AC4C投使用底部澆注鑄造計(jì)劃。該產(chǎn)品有矩形管形狀與墻厚度1，3（70毫米寬x68毫米長x180毫米高）和5毫米。熱效應(yīng)在熔體路徑比較時使用熱澆道插入時使用熱流道插入以及粉末脫模劑。精細(xì)的顯微觀察鑄造。厚度較小，較高的硬度較小的二次枝晶臂間距（SDAS）。然而，硬度和SDAS受模具溫度的影響。有人提議，為了避免熔體形成樹枝晶產(chǎn)生較高的強(qiáng)度，從而用足夠的充模鑄造。 關(guān)鍵詞：永久模鑄造，鋁7.36％硅-0.180.27Mg0.34Fe銅合金，JISAC4砂芯，粉脫模劑，低溫模具 1.介紹 一個輕量級的設(shè)計(jì)是一種有效的方式，從而減少汽車的油耗。高壓壓鑄生產(chǎn)輕型薄壁鑄件[1，2]是一個好辦法。這個過程中被廣泛應(yīng)用在汽車行業(yè)。然而，高壓壓鑄產(chǎn)品經(jīng)常包括[3]所造成的缺陷氣體壓迫和預(yù)凝固。盡管技術(shù)的進(jìn)步，在實(shí)際鑄件防止這些缺陷發(fā)生是不容易的。此外，在與傳統(tǒng)的永久模鑄造的比較模具的成本是非常昂貴的。永久模鑄造，金屬流動緩慢避免鑄造缺陷，產(chǎn)生優(yōu)良的品質(zhì)。模具溫度一般保持在300 ℃或以上達(dá)到良好的熔體填充。然而，較高的模具溫度，降低產(chǎn)品強(qiáng)度。此外，人們普遍認(rèn)為在熔體流動下，是不適合于制造薄壁產(chǎn)品的。鑒于以上情況，我們這項(xiàng)研究的目的，為生產(chǎn)高強(qiáng)，薄壁模具，使用溫度低于200℃。據(jù)發(fā)現(xiàn)，永久模鑄造與熱流道相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了良好的金屬填充。 2 實(shí)驗(yàn) 示意圖如圖1所示，模具加工出高碳鋼（JIS-S50C）。模具有一個典型的底部澆筑計(jì)劃，澆道下面，一個流道和產(chǎn)品的一部分。該產(chǎn)品具有一個10°的拔模角度。砂芯（二氧化硅砂）創(chuàng)建一個3-D快速原型（RP）生產(chǎn)的中空形狀。對管的厚度進(jìn)行調(diào)整，以1，3和5毫米的核心大小改變。兩個流道材料改變金屬流動過程中的傳熱效果。一個是鐵流道另一種是砂流道。鐵流道，加工出來的JISS50C塊，是流道的一部分。由RP打印機(jī)生產(chǎn)砂流道使用二氧化硅砂，用于代替鐵流道實(shí)驗(yàn)。 圖1 底部澆注模具顯微觀察虛線包圍的部分 為了得到良好的隔熱效果，以幫助熔體流動，粉末脫模劑（有害生物管理局，由Moresco有限公司提供的MT80型）。靜電噴霧機(jī)用于模具表面涂層，測量只有80微米。 鋁合金JIS-AC4C（類似A356合金）。該合金具有AL-7.36％硅銅-0.180.27Mg-0.34Fe組成。熔體溫度維持在740℃的電爐里。模具的目標(biāo)溫度范圍從30至200℃。鑄造實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了使用砂流道或鐵流道。表1顯示砂流道測試條件的細(xì)節(jié)。在鐵流道的情況下，只有結(jié)合溫度200℃的目標(biāo)模具才能生產(chǎn)一毫米厚的產(chǎn)品。 表1 試驗(yàn)條件下的澆注系統(tǒng) 熔融金屬溫度（℃） 740 目標(biāo)TM0模的溫度（℃） 30,50,100,150,200 產(chǎn)品厚度（毫米） 1,3,5 T截面底部：寬度x厚度（mm） 20×10 澆道 ：寬度x厚度（mm） 20×10 澆口：寬度x厚度（mm） 20×10 產(chǎn)品的核心材料 二氧化硅砂 澆注料 鋁（JIS：AC4C） 在實(shí)際鑄造過程中，用注入鐵流道然后用燃?xì)馊紵骷訜岬侥繕?biāo)溫度時，其中的有害生物在模具表面噴灑。接下來，砂芯720中空的形狀被設(shè)置到位。模具閉合，夾緊，熔融后鋁液被倒入模具。填充時間約為2秒。在用砂流道注入的情況下，它被放置在加熱和涂層的模具。 圖1（右）顯示測量部分的填充高度。在管四個面前面記為“F”，后面“B”，右側(cè)“RS”和左側(cè)“LS”。最大填充高度為“H”和最低的“L”表示。為例如，“SRH”是指右側(cè)面的最大填充高度。樣品電火花加工（圖1），用于硬度測量和光學(xué)顯微鏡觀察。 SDAS是：采用顯微線性截距法。 3 結(jié)果與討論 圖2比較了在砂流道與鐵流道模具溫度在200℃的管壁厚度為1毫米的情況下。砂流道需要值達(dá)到最大高度，而鋼鐵顯示短缺。 圖 2 模具溫度200℃薄壁厚度為1毫米時 如在圖2所示用砂填充更好，熔體流動過程中的熱損失將小于鐵流道的情況下。因此，填充高度測量表1中列出的測試條件下，使用通過砂流道注入，壁厚和模具溫度的函數(shù)值進(jìn)行比較。在200℃時，1毫米，而顯示短缺低于150℃所以用砂填充是最好的。在5毫米厚度，數(shù)據(jù)顯示，一些分散，而即使在這些低溫度的填充高度不夠高。 圖3在1mm時硬度和模具溫度之間的關(guān)系 圖3顯示了硬度和模具溫度在1毫米之間的關(guān)系。這值得注意的是，硬度值要求很高時用HRF62.7[5]永久模鑄造JIS-AC4C。砂流道用于提高模具溫度，硬度略有增加。 圖4比較SDAS和模具溫度厚度之間的關(guān)系函數(shù)。增加模具溫度SDAS并沒有改變，或略有增加，。值得注意的是，SDAS的較小值可以減少厚度。使用時鐵流道的SDAS需要一個比砂流道較大的值。有趣的是，14mm時SDAS大于厚管的測量值。為了揭示的流道材料的影響，SDAS變化中投計(jì)劃在三個位置（圖1）計(jì)量。圖5顯示了厚度為1毫米模具和模具溫度的200℃變化。熔體從澆口注入流經(jīng)流道。圖示兩條曲線，SDAS在門口的最低值。然后，輕微SDAS增加。值得注意的是，在門口的最低SDAS值同樣觀察到的其他管厚度部分。在曲線鐵流道，在管部分的SDAS表示最大值。填充高度觀察表明，即使在溫度通常設(shè)置一個約300℃或以上，生產(chǎn)薄壁零件仍然可用。良好的熔體充在我們的實(shí)驗(yàn)中，認(rèn)為是對隔熱性能有關(guān)。此外，該產(chǎn)品產(chǎn)生非常高的硬度值?？刂朴捕鹊囊蛩兀瑢⒂懻撊缦?。 JIS AC4C合金有一個簡單的化學(xué)成分，樣品在熔融狀態(tài)時，硬度值直接涉及到SDAS。硬度越高，SDAS越小。增加的模具溫度SDAS的大小不會改變（圖4）。它已被許多研究者[4，6，7]報道的SDAS涉及到的產(chǎn)品的冷卻速度。一般來說，較高的冷卻速度較小的SDAS。在圖4中的SDAS不影響模具溫度。這一定是由于良好的耐熱的材料的保溫效果。 相對較小的厚度增加產(chǎn)品表面積比和模具高散熱速度也是提高冷卻速度的一部分。因此，厚度越小冷卻速度大，硬度越高。圖5比較了流道，澆口，SDAS關(guān)系。 圖4 SDAS隨模具溫度的變化。 圖5 50℃時，SDAS隨厚度的變化。 SDAS變化是觀察凝固后所采取的一個標(biāo)本。在鑄造過程中，熔體從上往下澆道運(yùn)行的產(chǎn)品通過了澆口和澆道。因此，熔體溫度隨著澆道向下流溫度降低。 這意味著，SDAS的大小，需要一個較大的值。 然而，圖5顯示不了這一趨勢。該產(chǎn)品需要一個比澆口更大的值。這個值是在用鐵澆道的情況下更為突出SDAS。澆道的選擇對SDAS的影響很大。此外，由于鐵澆道的散熱量很大，我們認(rèn)為管部分使用鐵澆道將有一個更高的硬度（圖4）。這些意外的結(jié)果有關(guān)的硬度和SDAS解釋的理論，主要在澆口和澆道中產(chǎn)生。 鐵澆道沒有足夠的保溫隔熱能力。因此，熔體流動過程中生成樹枝晶枝晶生長進(jìn)入到產(chǎn)品。樹枝晶是該產(chǎn)品的一部分。另一方面，砂流道有足夠的隔熱效果。熔體中不產(chǎn)生樹枝晶，所以熔體在產(chǎn)品部分立即凝固。 SDAS受澆道的影響較大，必須讓熔體從上往下澆道連續(xù)流動。這在轉(zhuǎn)部分過熱產(chǎn)生的冷卻速度較慢，因此產(chǎn)生一個更大規(guī)模的樹枝晶。在較低的模具溫度測試，精細(xì)的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀察。 “厚度越小硬度越高較SDAS越小。然而，硬度受SDAS模具溫度的影響。為了得到一個具有足夠高的充模的強(qiáng)度，它是非常重要的，以避免熱損失熔體的熱，從而避免形成樹枝晶。 4 結(jié)論 模具溫度低的薄壁鑄造性能的影響矩形管使用底部澆注plan.A鋼（JIS-S50C）模具與鐵流道和砂流道的結(jié)合使用永久模鑄造的研究。 JIS - AC4C鋁合金在熔融溫度為740℃的投在模具溫度為30至200℃。粉末模具加釋放劑MT80獲得了很高的隔熱效果。即使在一個較低的模具溫度，用金屬填充，模具厚度為3和5毫米，填補(bǔ)了幾乎完美的。因此認(rèn)為是由于粉脫模劑與砂流道組合所產(chǎn)生良好的隔熱效果。薄壁的產(chǎn)品表現(xiàn)出非常精細(xì)的微觀結(jié)構(gòu)。厚度越小，硬度越高和SDAS越高。在底部澆筑低溫度模具計(jì)劃中，樹枝晶主要是在熔體流動過程中產(chǎn)生的。為了獲得SDAS高強(qiáng)度的產(chǎn)品，最重要的是避免樹枝晶的生成。這些結(jié)果表明，用砂流道能生產(chǎn)高強(qiáng)度的薄壁鑄件。 參考文獻(xiàn) 1. H. Yamagata, The Science and Technology of Materials in Automotive Engines,Cambridge: Woodhead Publishing Limited, 2005, pp. 299-303. 2. T. Kitsunai, H. Yamagata and T. Koike, SAE Paper 2003-01-2869. 3. E.J. Vinarcik, High Integrity Die Casting Process, New York: John Wiley & Sons, 2003, pp. 157-168. 4. H. Yamagata, W. Kasprzak, M. Aniolek, H. Kurita and J.H.Sokolowski, Journal ofMaterials Processing Technology, 203, 333-341 (2008). 5. Aluminum Handbook 4th Ed., Tokyo: Soc. of Japan Lightmetals, 1990, pp. 341-342. 6. N. Oonishi, T. Takaai, Y. Nakayama and K. Ninomiya, Keikinzoku, 46, 365-367 (1996). 7. B. Zhang, M. Garro and C. Tagliano, Metallurgical Science and Technology, 21, 3-9(2003).