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振动消失模铸造研究现状及结晶过程

振动消失模铸造技术是一种振动铸造与消失模铸造技术相结合的新型特种铸造技术。它集振动凝固理论改善铸件组织与性能和消失模铸造的工艺优点于一身，是一种高效、简单易行、成本低廉、铸件质量优异且无环境污染的铸造方法。

有关振动消失模铸造技术，当时的名称为减压振动铸造法，该方法提出之初主要是用来生产球墨铸铁。使用该学者提出的方法生产的铸件晶粒细化显著，铸件性能也得到明显改善。由于涉及保密欧美和日本等发达国家的后续相关研究未见于新的报道。
在消失模铸造的条件下，研究振动凝固对其铸件的组织性能的影响这个领域方面我国起步较晚，应用于工业实践生产的也较少，同日本和欧美发达国家相比差距较大，虽然在近20多年的积累下有一定成果，但仍需要有很长的路要走。我国关于振动消失模铸造主要集中在铝、镁和球墨铸铁等合金。
对铝镁合金的振动消失模铸件进行了较为深入的研究，结果表明：振动提高了金属液的充型能力；晶粒得到明显细化；逐渐的壁厚与振动效果呈正相关；由于有效的去气进而减少了缩孔缩松。
对消失模铸造的研究以球墨铸铁为实验对象，主要研究内容为浇铸温度对振动消失模铸造的铸件质量的影响。实验结果表明：1460℃的浇铸温度对于振动消失模铸造球墨铸铁比较适宜，该浇铸温度下铸件的细组织细化，石墨数量亦又增加。
对铝镁合金的振动消失模铸造进行较为完整的研究，研究内容主要为：在不同的铸造材料和不同的消失模铸造方式下逐渐的组织及性能。结果表明：振动使合金的组织明显细化，合金硬度显著提高，抗拉强度、延伸率等力学性能亦有显著改善；振动增大了合金熔液中的氢扩散速率，使得氢气的析出更加积极，故而显著减少铝合金铸件的孔洞，降低断面小孔率；在相同振幅下，随着振动频率的增加，铝镁合金的组织及性能亦越来越好；在相同频率下，随着振幅的增加，铝镁合金的组织及性能亦越来越好。
对消失模铸造的介绍，我们知道消失模铸造有造型设计简单灵活、铸件可控精度高、能实现绿色生产和降低批量生产成本等传统砂型铸造所无企及的优点。但是它由于自身目前的工艺过程也有一些相对传统砂型铸造的缺点，由于它使用的是干砂，而干砂的传热速率相对较慢，这就导致铸件冷却和散热的速度也相对较缓慢，故而可能导致金属液结晶的晶粒要远比砂型铸造的铸件晶粒粗大，同时铸件组织的致密度也较低，同种材质的铸件在抗拉强度、延伸率等方面的指标也相对较低，尤其是高铬铸铁和高锰钢等耐磨铸造毛坯的使用寿命显著降低，这一突出问题给国内外消失模铸造生产的发展带来了极大障碍。
而通过理论分析我们可知这是金属结晶过程中客观规律造成的，针对上述问题，目前较普遍的做法是：方法一，改变金属的过冷度；方法二，施加额外的场。方法一却也有许多显而易见的缺点，一是所需特种干砂成本太高，二是这样会增加铸件内部应力，进而产生缺陷。
故而通过施加场来改变金属的结晶过程是目前来说更加合理可行的方法。可利用的场主要包括真空场、压力场、声波振动场、机械振动场等。在上述场中，具体到消失模铸造来说，较简单合理的就是机械振动场。但是关于高锰钢和高铬铸铁的振动消失模铸造技术研究却很少，使它难以应用在工业生产中。
综上所述，选择在施加额外的机械振动条件下浇铸高铬铸铁和高锰钢，在解决一般消失模铸造铸件晶粒度大等问题，重点研究工业生产中普通消失模铸造的耐磨铸件耐磨性较低等问题，研究机械振动对两种材料的组织及性能的影响，并确定合理的振动参数进而使电机壳质量进一步优化，进而为工业化生产作技术上的准备。
本课题主要内容为：
(1)设计振动台，包括对振动台尺寸设计及振动参数的计算，参考相关文献并结合具体材料设计实验方案。
(2)研究机械振动对消失模铸造铸件(主要为高铬铸铁和高锰钢)的非金属夹杂物含量、组织变化、硬度大小、冲击韧性及耐磨性的影响，使用的设备主要为布洛维光学硬度计、金相显微镜、扫描电镜、冲击磨料磨损试验机和环块三体磨料磨损试验机等先进试验设备。
泊头市井刘光明机械厂（http://www.btgmjx.com）位于汽车模具之乡、铸造名城——泊头市，主营项目：铸造毛坯、电机壳、消失模铸造铸造加工一体的机械加工企业，主要生产工序有消失模发泡造型工序，消失模蒸气烘干工序，消失模涂层工序，砂箱造型工序，中频电炉熔化工序，浇铸机浇铸工序，清砂抛丸清理工序等。

08-16 - 阅读:14 次 - 返回列表