小型等断面熔模型芯的侧向挤压成形研究

论文摘要

提出一种新的熔模铸造用小型等断面型芯的成形工艺——侧向挤压连续成形,对成形模具和型芯材料进行设计研究与优化。通过此成形工艺实现细、薄等断面铸造型芯的连续与高效生产以改善热压注成形等常规方法成形等断面细薄型芯效率低、成本高的缺点。 对适合于多种铸造合金的型芯骨料锆英粉和氧化铝,采用该工艺成形型芯。在不同成形焙烧温度下,以型芯抗弯强度为主要考察目标、材料的成型性作为参考指标,用正交实验对磷酸、硅溶胶、淀粉、聚乙二醇、甘油等成分进行最佳配比筛选,得到了性能良好的优化配方。 试样经过1550℃短时高温(模拟铸件浇铸)加热后的抗弯强度实验结果表明:锆英粉型芯强度会急剧上升。如果在受热严重(温度高、时间稍长)的情况下会发生严重烧结,强度和硬度极高,导致铸件难以清理。 在不同的成形焙烧温度下,磷酸粘结的锆英粉基型芯抗弯强度普遍要比硅溶胶粘结的高出3～5倍;氧化铝基型芯采用磷酸作为粘结剂,强度适中,而且不同含量对强度影响较为平缓。 通过改善型芯基材的粒度分布,降低高温烧结程度,采用侧向挤压成形方法获得了强度适中且具有良好溃散性的熔模铸造用预制型芯。 淀粉和甘油分别作为增塑剂与改性剂添加到型芯基材中,两者对烧成强度的影响甚微。淀粉能有效地改善芯料的流动性与成型性,甘油具有一定的保湿性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1. 绪论
• 1.1 熔模铸造型芯概述
• 1.1.1 陶瓷型芯
• 1.1.2 可溶型芯及其它型芯
• 1.2 侧向挤压原理
• 1.3 备选实验材料
• 1.3.1 硅溶胶
• 1.3.2 磷酸（盐）
• 1.3.3 淀粉
• 1.3.4 聚乙二醇（PEG）与甘油
• 1.3.5 锆英粉
• 1.3.6 氧化铝
• 1.4 课题研究方案、内容和意义
• 1.4.1 研究方案
• 1.4.2 课题研究内容与目标
• 1.4.3 研究的意义
• 1.5 本章小结
• 2 挤压模具设计及优化
• 2.1 模具材料的选择
• 2.2 挤压模具设计及优化
• 2.2.1 型腔设计与优化
• 2.2.2 挤压口模设计
• 2.3 本章小结
• 3 锆英粉铸造型芯的研究
• 3.1 实验材料与仪器
• 3.1.1 实验原材料
• 3.1.2 实验仪器
• 3.2 实验方法及工艺
• 3.2.1 实验方法
• 3.2.2 材料混合
• 3.2.3 试验步骤
• 3.3 实验数据处理及结果分析
• 3.3.1 常温抗弯强度测试结果处理
• 3.3.2 硅溶胶粘结剂正交实验结果
• 3.3.3 硅溶胶粘结剂正交实验结果分析
• 3.3.4 磷酸粘结剂正交实验结果
• 3.3.5 磷酸粘结剂正交实验结果分析
• 3.4 各因素对抗弯强度及成型性的影响
• 3.4.1 硅溶胶系列的强度分析
• 3.4.2 磷酸系列的强度分析
• 3.5 机理分析
• 3.5.1 硅溶胶的粘结机理分析
• 3.5.2 磷酸的粘结机理分析
• 3.6 模拟浇铸高温作用后的型芯强度
• 3.7 实际浇铸铸件生产
• 3.8 本章小结
• 4 氧化铝铸造型芯的研究
• 4.1 实验材料及仪器
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验仪器
• 4.2 实验方法和工艺
• 4.2.1 实验方法
• 4.2.2 材料混合
• 4.2.3 实验步骤
• 4.2.4 数据处理方法
• 4.3 实验及结果分析
• 4.3.1 氧化铝粉末无粘结剂实验
• 4.3.2 粘结剂及辅助材料实验
• 4.3.3 粒度配比实验
• 4.3.4 结果与机理分析
• 4.4 试样高温变形测试
• 4.5 浇铸生产实验
• 4.6 本章小结
• 5 质量与效率结果分析
• 5.1 表观质量分析与讨论
• 5.2 生产效率评估
• 5.3 小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 硕士在读期间发表论文简介
• 论文声明
• 致谢