铝合金真空低压消失模壳型铸造技术特征研究

论文摘要

寻求复杂薄壁铸件成形技术与方法，一直是铸造工作者的努力目标之一。本文针对复杂薄壁铸件的成形提出了“真空低压消失模壳型铸造新技术”，该工艺技术以发泡的泡沫模样为基础制备型壳，利用真空低压铸造工艺进行浇注，可获得高精度、高质量的复杂薄壁铸件。本文主要就真空低压消失模壳型铸造新技术的工艺参数优化、铸件组织性能以及典型复杂薄壁零件成形等技术开展研究，为该新技术在工业上的实际应用奠定基础。本文系统研究了真空低压消失模壳型铸造工艺参数（浇注温度、充气流量、真空度、充气压力）与充型能力和铸件内部质量之间的关系。研究表明：真空低压消失模壳型铸造中的金属液充型能力，随着浇注温度的提高、充气流量的增大、真空度的提高、充气压力的增大均得到提高，其中充气流量对金属液充型能力的影响最为显著；随着浇注温度的提高，铸件的孔隙率会先降低后升高，而随着其他工艺参数值的增大，铸件的孔隙率降低、密度增大，铸件质量得到提高。铝（镁）合金真空低压消失模壳型铸造的最佳工艺参数为：浇注温度720℃～750℃，充气流量12m3/h～19m3/h，真空度-0.03MPa～-0.04MPa，充气压力0.03MPa～0.04MPa。研究了真空低压消失模壳型铸造A356铝合金的组织和性能，同时与真空低压消失模铸造、重力消失模壳型铸造、重力消失模铸造进行了对比。真空低压消失模壳型铸造A356铝合金铸态显微组织组成为α-Al基体、Si和Mg2Si，晶界处不均匀地分布着大量共晶体和Si粒子。经T6热处理后，Si粒子形貌和分布得到改善，更加均匀的分布于晶界处。真空低压消失模壳型铸造A356铝合金（T6热处理后）具有优良的力学性能：拉伸强度为278.27MPa，延伸率为8.1%，硬度为93.1HBS。真空低压消失模壳型铸造，与真空低压消失模铸造、重力消失模壳型铸造、重力消失模铸造相比，得到的铸件晶粒细小、密度高、孔隙率低，抗拉强度、延伸率、硬度显著提高，其综合力学性能最好。选取了薄壁圆筒和进气歧管两个典型复杂薄壁零件进行铝（镁）合金真空低压消失模壳型铸造实验研究，对典型缺陷进行分析并提出了相应预防措施。成功试制了高质量的铝（镁）合金薄壁圆筒铸件和进气歧管铸件，体现了真空低压消失模壳型铸造新技术在复杂薄壁精密铸件成形方面的较大优势。对于真空低压消失模壳型铸造中常见的孔洞、浇不足、夹砂、空壳等缺陷，可以通过采取优化浇注系统、提高型壳质量、合理设置工艺参数、预热型壳、浇注器具，规范操作等措施来预防。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本课题的意义及主要研究内容
• 2 铝合金真空低压消失模壳型铸造工艺参数优化研究
• 2.1 试验方案设计
• 2.2 工艺参数对充型能力的影响
• 2.3 工艺参数对铸件孔隙率及密度的影响
• 2.4 真空低压消失模壳型铸造与几种消失模铸造对比研究
• 2.5 本章小结
• 3 铝合金真空低压消失模壳型铸造组织性能研究
• 3.1 试验方案设计
• 3.2 真空低压消失模壳型铸造 A356 合金组织性能研究
• 3.3 几种铝合金消失模铸造工艺的比较分析研究
• 3.4 铝合金真空低压消失模壳型铸造铸件质量影响因素分析
• 3.5 本章小结
• 4 典型复杂薄壁铝（镁）合金零件真空低压消失模壳型铸造
• 4.1 铝（镁）合金薄壁圆筒零件铸造成形实践
• 4.2 铝（镁）合金进气歧管零件铸造成形实践
• 4.3 真空低压消失模壳型铸造工艺铸件缺陷及防止措施
• 4.4 本章小结
• 5 主要结论与发展方向
• 5.1 主要结论
• 5.2 发展方向
• 致谢
• 参考文献
• 附录 作者攻读硕士学位期间发表的论文