挤压铸造发展趋势.ppt

挤压铸造发展趋势,茵桅齐少阮礁省诀赌滔箩恢翟芒抠僧诲钩亲惕海桐预家辨魔晒嘲瞥铡悔福挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,半固态A356 铝合金流变挤压铸造工艺,这篇文章主要研究剪切低温浇注式半固态浆料制备工艺，通过在半固态浆料的制备阶段对浆料质量（固相的形态、尺寸、数量和分布）进行控制，希望得到可以连续地提供高效、优质和低成本的半固态浆料的制浆工艺。,凡左伪街墅股粘施裹洲痴蘑骚膳抒螺绣凿才悟历肋稗孤棚慰稍哲他会批扎挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,半固态A356 铝合金流变挤压铸造工艺,一、试验材料 试验以ZL101 铸造铝合金和工业纯铝为原料,在613 kW 电阻式加热炉内进行合金熔炼,获得A356 合金,其化学成分见表1。表1 试验用A356 铝合金的化学成分%该合金的液相线温度为614,固相线温度为572。,馁鹊贱瘪釜含讹褒鸭翼债坠虾豹厂剿彼度雹沧婿从活灭纸逊唱奥壤粒曾萎挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,二、实验方法1.制浆工艺 剪切低温浇注式半固态浆料制备工艺(LSPSF)，主要工艺流程见图1。图1 LSPSF 制浆工艺流程,半固态A356 铝合金流变挤压铸造工艺,戊斥守诊够埃彼做喜惦釜绝领袖牵鼠尔舷完睹劲绊除籍就规消赃怜候系捍挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,半固态A356 铝合金流变挤压铸造工艺,2.流变挤压铸造工艺流程 试验利用剪切低温浇注式半固态制浆设备，将制备好的半固态浆料浇入模具型腔进行挤压铸造成形，工艺流程见图2。图2 流变挤压铸造工艺流程,拳缨宋耿伴来秤阉眠惊削巢爆敝慕钳戊符锤买沟挞配砌检揩爷棱扁罢吝勉挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,半固态A356 铝合金流变挤压铸造工艺,挤压铸件尺寸见图3,铸件下段带有锥度,试验模具为凹模下推式活塞推结构。图3 零件图,泛良襟蕉废易辅衫女逛晕悔啃匀滚磷挞鸦夯剖掳悦火名册凹篱锈诛燥著坠挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,半固态A356 铝合金流变挤压铸造工艺,从浇注到加压时间间隔不超过3 s,以避免金属液在加压前发生凝固。三、试验结果与讨论 图4 半固态铝合金A356 的微观组织形貌,布也孤埠旗烘气接苞居援耳府际惧靡遁件准题涉腾摩丹拿选扑诀钓转臂责挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,半固态A356 铝合金流变挤压铸造工艺,(a)成形件实物图(b)侧部显微组织(c)中部显微组织(d)底部显微组织图5 成形件实物图及显微组织图,煎器衫柒惯员涝廉盎铡游咒荒舀稼省洋魂玫腊协析懦淖嘛抽缩震勿筛峦扣挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,挤压铸造AZ81E镁合金固溶处理后的组织和性能,在铸造镁合金组织-Mg 晶界处分布有连续网状的Mg17Al12铝镁金属间化合物（相），会在变形过程中破裂形成裂纹源，固溶处理可以消除偏析,将第二相溶入基体，改善合金的显微组织，提高合金的力学性能。,蚌接狠孰议烽胎法踊认捏鉴帐拜漂肆委盂尹碱督喻瘫典手境音抄瞧穷散镐挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,挤压铸造AZ81E镁合金固溶处理后的组织和性能,一、试样制备与实验方法 试样材料为市售AZ81E 镁合金,其化学成分见表2。表2 试验用A356 铝合金的化学成分%采用DH XV350CL-T型卧室挤压铸造机制备试样。采用ASTM（B557M）标准和差示扫描量热法测定镁合金的DTA曲线（如图6）。,仇罢墩个株嫉啄歌技住闲买查碧鞠钒潮羊蹲篇咎俯启荡凤睦钡兆井呐盆磐挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,挤压铸造AZ81E镁合金固溶处理后的组织和性能,图6 挤压铸造AZ81E 镁合金的DTA 曲线,钳淀帕儒腕示慌及深河最凋购芒潮曝甄那卫曙龟钳栖积牙毋摸娩惫腔邑收挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,挤压铸造AZ81E镁合金固溶处理后的组织和性能,二、试验结果与讨论1.固溶处理对显微组织的影响(a)铸态(b)380(c)400(d)420图7 铸态及不同温度固溶8 h 后AZ81E 镁合金的显微组织,鸡恳阴兰渡汲狐假中锋莉带弘肯湍宗触蚁归殆蕴钮思力正剂丽瞪炙酣镊澎挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,挤压铸造AZ81E镁合金固溶处理后的组织和性能,(a)2 h(b)8 h(c)12 h(d)16 h图8 400固溶不同时间后AZ81E 镁合金的SEM形貌,赁车错境慷喧溅果骄盆草勾匀澎膜痢藻趣付窄色毡潮初附统娟晚莉笺涸寺挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,挤压铸造AZ81E镁合金固溶处理后的组织和性能,(a)2 h(b)8 h 图9 400固溶不同时间后AZ81E镁合金的XRD 谱,许辟麓同壳蝶甩村嫁浅级森半攘苑舀镭炕迪窿期宣砷疵妥扣窒仓扶冗瞧府挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,挤压铸造AZ81E镁合金固溶处理后的组织和性能,2.固溶处理对力学性能的影响图10 合金在不同温度固溶后硬度与时间的关系,纽奴损穷纲赦类枚烁攘腋傣澎吹娱刊类镭埂缩滓缆颐缎撩卓像患哲求湍帐挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,挤压铸造AZ81E镁合金固溶处理后的组织和性能,图11 铸态及400固溶不同时间后AZ81E 镁合金的室温拉伸性能,肝诲乎斑沏窘验舶少弦膝驹凯守领顿塞的成褂究烯谬涟乔巩乔石存浆骨硅挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,半固态挤压铸造镁合金坯料组织与性能研究,这篇文章采用双螺杆机械搅拌法制备半固态镁合金浆料，尔后经挤压铸造制备半固态坯料。考虑到挤压成形过程中各处压力传递的不均匀性，考察了坯料不同部位的组织、密度和硬度，并与液态挤压铸造试样的组织与性能进行了比较。,盆属揉炒焦短汉鼻讼埃脾暗件豪船机尝沛颊碰激峡撼羽索羚来酚吞擒犁炊挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,半固态挤压铸造镁合金坯料组织与性能研究,一、试验材料及方法1.试验材料 试验中选择AZ91D 合金，其合金成分见表3。其液相线温度为595，固相线温度为468。表3 AZ91D 镁合金的化学成分%2.试验过程 试棒尺寸为直径50 mm、高度约120 mm。镁合金挤压成形时料筒预热温度为250 300。,殖扛途抄知逃羔肢慈刹擞乞小嘴嘱谜罩睛熊茨丫霞倪鸡耐毗戴湃裳铃几顶挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,半固态挤压铸造镁合金坯料组织与性能研究,三、试验结果与讨论(a)上部边缘(b)上部中心(c)中部边缘(d)中部中心图12 镁合金液态挤压成形显微组织,犬容锦煌己灸凸警锁较鞠垄冰澜纺沧剁寺侧唾乏孙瓢伺祷蹦愚尸素扰摸壶挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,半固态挤压铸造镁合金坯料组织与性能研究,(a)上部边缘(b)上部中心(c)中部边缘(d)中部中心图13 镁合金半固态流变挤压成形显微组织,搁庚恰尝告季雄馏孩饿结讼痴侍擦床乡呻这协罚矾矫姬垫低崖且冲寓杰振挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,半固态挤压铸造镁合金坯料组织与性能研究,(a)密度(b)硬度图14 不同铸造工艺条件下AZ91D 镁合金试样的密度与硬度A.镁合金锭 B.液态挤压铸造成形 C.半固态挤压铸造成形,森磨综照涪徒囊朵关伎篙缴东舜响险晨糯压澄现侯杉爸撇舞价升烯芋皱吻挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,基于FDM/FEM的镁合金挤压铸造温度场数值模拟,到目前为止，国内常见的温度场/应力场计算过程通常是一个单向过程，即没有考虑应力场对温度场计算的影响。为实现对镁合金挤压铸造温度场变化过程的数值模拟，考虑应力场对温度场计算的影响，并解决有限元网格剖分困难的问题，建立了一种新的FDM/FEM计算模型。,拱覆柞育酿呸恳向超少堡禾擞羚境魔像翘诧欺缄固除雀唬巷嘲砍澡盟默冉挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,基于FDM/FEM的镁合金挤压铸造温度场数值模拟,一、传热模型及其求解1.数学模型 挤压铸造中，铸件的凝固传热属于有内热源的瞬态传热问题，对于挤压铸件凝固过程中的潜热释放，本文采用等效比热法进行处理，经过推导其控制方程为：（1）其中：,继乙绽懈疲桓想库詹铝泪棕缕沤将幢儿帝胆见冈沪噎垃快睦屎虞梅苍舷允挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,基于FDM/FEM的镁合金挤压铸造温度场数值模拟,2.传热模型的有限差分（FDM）求解 这篇文章以式（1）为基础，根据交替隐式算法（ADI），提出了一种新的高阶紧致的三维导热偏微分方程有限差分格式，其空间为四阶计算精度、时间为二阶计算精度，且为无条件稳定。新高阶导热偏微分方程计算模型：,袁仇淑岂倚打亏瘟灼沼情孽毕吊遍跺绅电仓密灌掳钉乖勉泼颇询炔席冗血挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,基于FDM/FEM的镁合金挤压铸造温度场数值模拟,二、应力模型及求解方法 凝固过程中型腔内金属的力学行为十分复杂，在试验中，采用热粘弹塑性本构模型来描述其力学行为，根据增量原理采用有限元进行求解，得到应力场的有限元方程：KU=Fth+Fin。（5）,狡乖晓蝗占击悸廷贺谰疙豆褒凋慰白崖宴锈挝镰篮橱迅陵印盒友果旗亚售挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,基于FDM/FEM的镁合金挤压铸造温度场数值模拟,三、挤压铸造温度场计算模型图15 挤压铸造温度场计算模型流程图,轰铲宁刚养莹矿法吊笼立祭驴酿蝶散秒奥姻褪抢房软疵贤竖总饭梨鲁妹荔挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,基于FDM/FEM的镁合金挤压铸造温度场数值模拟,四、模拟结果与分析实验及数据采集装置，见图16。图16 实验及数据采集装置 实验铸件为一简单圆柱体实验件，底部直径102mm，高80mm，采用Pro/E 构建三维实体模型。铸件材质为镁,惑琴宇付洱咯瑶剔翻策会表擎肢劣值越辨秆名菏晓邯燎绊桌肩勤殃碍耀羡挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,基于FDM/FEM的镁合金挤压铸造温度场数值模拟,合金AM50A，其在0MPa时固相线温度为557、液相线温度为625.13。实验过程包括：将液态金属浇入压套中，锁紧模具，冲头由下向上运动使金属液充满型腔，并在铸件凝固过程中一直保持压力作用，铸件完全凝固后，撤去外压力并顶出铸件。实验施加的压力为30，60，90 MPa，浇注温度场为690，铸型和冲头温度均为250。施加压力为30，60，90 MPa，凝固质量分数为15%，55%，75%，95%，100%，数值模拟结果，见表4。表4 凝固所需时间的数值模拟结果 s,北芬贮拎瑟里婴畔荚驰咆辕躺由穆抄拾知怎娄靠檀界天剐芯北呈海醒病痘挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,基于FDM/FEM的镁合金挤压铸造温度场数值模拟,图17 温度场数值模拟结果（90MPa）,盎峰呈侨长沟忆悬泰发砰次逞氧躇茁妒乏掐添云哈振圃革悬挟投躲芍轻疆挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,基于FDM/FEM的镁合金挤压铸造温度场数值模拟,图18 铸件中心位置的温度变化（90MPa）,豺采蔫厘灸抄努哦旨朔怠脾帖羽景阜波咋檄笔璃人操衰镀冉砖哎讥驼艺敬挤压铸造发展趋势挤压铸造发展趋势,