機(jī)械專業(yè)外文文獻(xiàn)翻譯@外文翻譯--半固態(tài)鋁合金(A356)漿料流變成形的充填性能 中文版
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半固態(tài) 鋁 合 金 ( 漿料 流變成形 的 充填性能 2, 材料科學(xué)與工程學(xué)院 . 北京科技大學(xué) , 北京 100083. 2 國(guó)家有色金屬材料合成工程研究中心 。有色金屬材料總研究所 ,北京 100088 摘要:許多流變成形方法研究了漿料溫度、注漿壓力和活塞速度對(duì)半固態(tài) 果表明, 半固態(tài) 填性能 有非常巨大的影響;漿料溫度越高 , 充填性能 越好,并且流變成形的合適漿料溫度是在 585注漿壓力也對(duì) 充填性能 有非常巨大的影響,并且當(dāng)它處在 15合 流變成形。 活塞速度也對(duì) 充填性能 有非常巨大的影響,并且當(dāng)活塞速度在 變成形。由電磁攪拌的低過(guò)熱度澆注準(zhǔn)備的漿料的 充填性能 是非常好的,并且流變成形 壓鑄 中的微結(jié)構(gòu)分布是均勻的, 這種情況有利于高質(zhì)量壓鑄。 合金;流變成形; 充填性能 ;半固態(tài) 1 引言 自從 1970萊明斯 發(fā)展了半固態(tài)金屬成型以來(lái) ,它已經(jīng)了吸引了海外和國(guó)內(nèi)相當(dāng)大的注意力。 一些專家學(xué)者已經(jīng)對(duì)這些技術(shù)的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用進(jìn)行了研究。又經(jīng)過(guò) 30多年的發(fā)展,這些理論和應(yīng)用研究已經(jīng)成功應(yīng)用于制造各種各樣的汽車和飛機(jī)零部件 [1但是,發(fā)展到現(xiàn)在,只有 觸變成形 技 術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到商業(yè)生產(chǎn),但是這種商業(yè)生產(chǎn)規(guī)模非常小。這主要是因?yàn)榘牍虘B(tài)漿料的準(zhǔn)備代價(jià)和二次加熱的能量消耗 越來(lái)越大,并且 坯 、澆注系統(tǒng)和不合格鑄件 之間的循環(huán)是困難的。 當(dāng)與 觸變成形 技術(shù)對(duì)比發(fā)現(xiàn),半固態(tài)金屬的流變成形技術(shù)有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn),例如 過(guò)程明顯變短,澆注系統(tǒng)和廢棄鑄件之間的循環(huán)變得容易,生產(chǎn)代價(jià)低等。因此,流變成形技術(shù) 現(xiàn)在已經(jīng)成為最重要的研究課題之一 [4短時(shí)間內(nèi)的電磁攪拌的低過(guò)熱度澆注 (是一種準(zhǔn)備半固態(tài)合金漿料的新方法 [10與高功率電磁攪拌得到的半固態(tài)合金 坯 相比, 它只需要更低的能量消耗 [12并且其過(guò)程控制明顯方便 [14],其 漿料微結(jié)構(gòu)優(yōu)于液相線壓鑄技術(shù)得到的漿料結(jié)構(gòu)。因此, 以作為一種新的半固態(tài)流變成形過(guò)程的關(guān)鍵技術(shù) [15]。在 本文 研究中, 研究了由 356合金漿料的充填性能 ,其研究結(jié)果對(duì)改進(jìn)的流變成形技術(shù)的發(fā)展非常有用。 2 試驗(yàn) 試驗(yàn)中使用的原材料是商用的 的成分是 硅、鎂、 鐵和 鋁。 液體溫度和固體溫度分別大約是 615和 555℃ 。 在這些試驗(yàn)中, 后漿 料在一個(gè)感應(yīng)加熱器中經(jīng)受長(zhǎng)時(shí)間的熱處理。 長(zhǎng)時(shí)間的熱處理過(guò)程 之后,漿料最后被快速傳送到壓鑄機(jī)器的壓射室而成形。 為了研究上面得到的漿料的流變成形 充填性能 ,采用了 帶有 1300103模和其橫截面示意圖如圖 1。 流變成形的 試樣 長(zhǎng)度可能作為評(píng)估漿料溫度、注漿壓力和活塞速度對(duì) 充填性能 的影響的標(biāo)準(zhǔn)。在這些試驗(yàn)中采用的漿料溫度在 585圍內(nèi);注漿壓力 在 5塞速度處在 預(yù)熱壓模和壓射室得溫度分別是 120和 300℃ 。 3 結(jié)論 料溫度對(duì) 充填性能 的影響 在這里,漿料溫度是指漿料被傳送到壓射室時(shí)的溫度。試驗(yàn)說(shuō)明漿料溫度對(duì)半固態(tài) 填性能 有非常大的影響。 在不同溫度下的 流變成形 螺旋形試樣的充填長(zhǎng)度所圖 2所示 ,其中活塞速度是 m/s。 圖 2 漿料溫度對(duì)半固態(tài) 從圖 2可以看出,當(dāng)注漿壓力為 10、 15、 或者 20 著漿料溫度的增高,充填長(zhǎng)度的變化趨勢(shì)是相似的,并且隨著漿料溫度的增高充填長(zhǎng)度增長(zhǎng)的趨勢(shì)是明顯的。即隨著 漿料溫度的增高,半固態(tài) 這是因?yàn)?隨著漿料溫度的增高,固相率和表觀粘度降低 。 因此 ,當(dāng)諧振器中的漿料流和充填長(zhǎng)度增加時(shí),充填阻力變小。另一方面, 由越高溫度產(chǎn)生的漿料的凝固時(shí)間將越長(zhǎng),并且充填時(shí)間也會(huì)更長(zhǎng)。因而,漿料溫度越高,凝固時(shí)間越長(zhǎng),而 充填性能 越好。但是,如果漿料溫度相對(duì)比較高,那么可能會(huì)造成湍流和氣體運(yùn)移。因此,必須采納確保非常緊密充填的 適當(dāng)漿料溫度。 從圖 2還可以看出,由電磁攪拌的低過(guò)熱度澆注得到的漿料的 充填性能 非常好。甚至當(dāng)漿料溫度和重加熱壓模溫度分別是 585和 120℃ ,充填長(zhǎng)度仍然可以達(dá)到 100說(shuō)明了 30填性能 。如果漿料溫度繼續(xù)增加到 595℃ , 充填長(zhǎng)度將高達(dá) 180且在 180, 當(dāng)成形溫度和注漿壓力分別為 595℃ 和 20 ,充填長(zhǎng)度將增加到 270因而,任何復(fù)雜的模槽的完全充填可以通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)漿料溫度和注漿壓力而得到保證。 漿壓力對(duì)充填性能的影響 圖 1 壓 模 (a)和其橫截面 (b)示意圖 (單位: 成形溫度 /℃ 充填長(zhǎng)度/漿壓力是施加在壓射室里的半固態(tài) 流變成形過(guò)程中,它也是一個(gè)重要的參數(shù),并且 注漿壓力對(duì)處在 不同注漿壓力條件下的螺旋形壓鑄件的充填長(zhǎng)度的影響如圖 3所示,圖中漿料溫度是 585° C。 圖 3 注漿壓力對(duì)充填性能的影響 從圖 3可以看出,當(dāng)注漿壓力越小時(shí),充填長(zhǎng)度越短;但是,當(dāng)注漿壓力增加時(shí),充填長(zhǎng)度將增加。例如,當(dāng)注漿壓力是 5填長(zhǎng)度僅是 71這說(shuō)明充填性能不好。但是,當(dāng)注漿壓力增加到 15填長(zhǎng)度將高達(dá) 110 說(shuō)明充填性能比較好。而且,如果注漿壓力增加到 15填長(zhǎng)度 也明顯增加,將高達(dá)到 120- 190 隨著注漿壓力的增加,充填長(zhǎng)度的變化趨勢(shì)可以得到如下解釋:當(dāng)注漿壓力 越 低時(shí),充填能量不足夠克服漿料的流阻力,因此, 充填長(zhǎng)度越短;如果注漿壓力增加,漿料將獲得較大的能量用來(lái)克服漿料的流阻力。但是,如果注漿壓力非常高,并且達(dá)到臨界值,那么諧振器中的空氣不能立即排出,并且由于不利高溫,充填長(zhǎng)度將降低,并且也可能會(huì)造成湍流 [1因而,如果要預(yù)防 湍流,必須選擇增高的注漿壓力。 從圖 3還可以看出,當(dāng)注漿壓力增加,如果活塞速度也同時(shí)增加,充填長(zhǎng)度將增加。例如,當(dāng)活塞速度 是 m/s, 如果注漿壓力增加到 25填長(zhǎng)度將高達(dá) 240 更確切地說(shuō),充填性能相當(dāng)好。主要原因可能是較高的充填速度減少漿料的散熱,并且充填速度越高,漿料凝固之間流動(dòng)的時(shí)間越長(zhǎng)。因此, 充填性能將非常好。圖 3中的結(jié)果顯示,如果壓模的排氣比較好 并且 湍流不會(huì)出現(xiàn),注漿壓力越高,充填性能越好,并且由電磁攪拌的低過(guò)熱度澆注得到的漿料的充填性能也非常好。 活塞速度對(duì)充填性能的影響 活塞速度是充填漿料時(shí)活塞向前移動(dòng)的速度。在流變成形過(guò)程中,它也是一個(gè)重要的參數(shù)。圖 4顯示了活塞速度對(duì)充填長(zhǎng)度的影響 ,其中漿料溫度是 585° C。 充填長(zhǎng)度/漿壓力 /圖 4 活塞速度對(duì)充填性能的影響 從圖 4可以看出,隨著活塞速度的增加,充填長(zhǎng)度增加。當(dāng)注漿壓力是 10 活塞速度是 m/填長(zhǎng)度僅有 70這說(shuō)明這種狀態(tài)下充填性能比較差。 如果活塞速度增加到 s,并且注漿壓力也是 10 填長(zhǎng)度增加并高達(dá) 100 是,如果活塞速度增加到 m/s,充填長(zhǎng)度增加并達(dá)到 140 顯示 此時(shí)充填性能較好。隨著活塞速度的增加,漿料充填速度增加,同時(shí)在相同模槽里的充填時(shí)間縮短 ;散 熱也減少,以至于 流動(dòng)的 漿料 的溫度比較高 。結(jié)果顯示 ,漿料的表觀粘度將降低,并且漿料流性能也會(huì)比較好; 因而, 最后充填長(zhǎng)度逐漸變長(zhǎng)。 從圖 4還可以看出,如果注漿壓力增加,活塞速度也同時(shí)增加,充填長(zhǎng)度將明顯增加。 例如,當(dāng)注漿壓力是 20填長(zhǎng)度僅有105但是如果活塞速度增加到 m/s,充填長(zhǎng)度 將增加到 180 這顯示這種條件下有好的充填性能。因而, 當(dāng)注漿壓力是 15 m/利于形成好的充填性能。 隨著活塞速度的增加,充填長(zhǎng)度的變化趨勢(shì)也顯示由電磁攪拌的低過(guò)熱度澆注得到的漿料的充填性能也非常好 。 微結(jié)構(gòu)分布 為了得到各向同性的、好的機(jī)械 性能 ,在半固態(tài)金屬成形過(guò)程中,要求微結(jié)構(gòu)分布是均勻的,即球形 鑄件中呈均勻分布。圖 5顯示了冶金學(xué)上的切割點(diǎn)。 圖 6給出 A、 C 點(diǎn)處的中心微結(jié)構(gòu)和外圍微結(jié)構(gòu) 。從圖 6可以看出,不管是在 A、 B、或者 心處的球形 是,外圍的球形 不了多少 ,并且 沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的微結(jié)構(gòu)分離,這表明半固態(tài)漿料充填是穩(wěn)定的。 它也說(shuō)明由電磁攪拌的低過(guò)熱度澆注得到的漿料適合流變成形過(guò)程,這將為 打下一個(gè)堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 壓鑄件具有高質(zhì)量和好的機(jī)械性能 。 充填長(zhǎng)度/塞速度 /℃ 4 結(jié)論 ( 1) 半固態(tài) 料溫度越高,充填性能越好,并且 流變 成形 合適 的 漿料溫度是在 585 ( 2)注漿壓力對(duì)充填性能有非常大的影響,并且當(dāng)注漿壓力在 15合 流變 成形 。 ( 3) 活塞速度對(duì)充填性能有非常大的影響,內(nèi)時(shí),適合 ( 4) 由電磁攪拌的低過(guò)熱度澆注得到的漿料的充填性能也非常好,并且在有利于形成高質(zhì)量的壓鑄件。 參考文獻(xiàn) [1] of in 22A(1991), [2] 25( 1976), [3] 2004, [4] T. 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