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在现代工业生产中,通过铸造来获得机械产品毛坯是机械零件制造的主要方法之一,铸造行业在国民经济中起着非常重要的作用。在铸件生产中出现夹渣、气孔、气泡、缩松、结晶组织粗大或偏析、裂纹、冷隔等缺陷,经过技术人员的努力,采用合理设计浇注系统以实现顺序凝固,采用压力铸造等先进工艺在解决夹杂、气孔、气泡等问题时已经取得很好的效果,但是在生产复杂型腔铸件时,在面对缩孔、缩松、结晶组织粗大或偏析、裂纹等缺陷,并没有很好的解决方法。
本文简单介绍了重力铸造与外力场下的铸造技术的特点。介绍了真空压铸和真空增压铸造的工作原理和特点,分析了这两种方法对铸件质量的提高、缺陷的改善。通过研究发现在金属液浇注过程中抽真空,可以提高金属液的充型能力,减少或消除铸件中气孔或气泡的产生;凝固时增加压力,可以增强铸件的补缩能力,提高铸件致密度,改善针孔度级别缺陷的优良。本文所研究的内压胀型铸造技术正是基于“真空”、“加压”这两大特点下提出的,针对有空腔结构铸件的新的铸造方法。
内压胀型铸造技术与以往的利用“真空浇注”、“加压凝固”的铸造方法不同之处是:通过堵头与铸件空腔形成密封结构,然后向空腔中通入压缩气体,使铸件在均布的内压作用下胀型凝固。在均布内压作用下的胀型凝固可以有效减少缩松和缩孔的产生;由于内压的作用,裂纹的产生得到遏制;凝固时,型芯拥有良好的热溃散性,能减少冷裂纹的产生;采用此方法,不需要压铸机就能实现大型复杂铸件的压力铸造,生产单件或小批量压铸件时其成本会比压铸低。本次研究尝试采用新的液态金属凝固方法,使铸件基本上实现在压力作用下同步凝固,极大的减少气孔和缩松的缺陷,并减少浇道与冒口对金属液的消耗量,实现铸造工艺的节能目标。
在分析了内压胀型铸造技术的原理及其特性后,确定了实验方案及其工艺过程。为了研究内压胀型铸造技术,我们设计了金属铸型,搭建了实验平台,并进行了实验研究,基本确定了此方法的可行性。随后,对操作过程及得到的铸件进行了研究,分析、验证了此方法的特点,并对铸件产生的缺陷进行了研究,找出了原因,对后续实验研究提出了建议。