離心鑄造的優(yōu)勢

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1、離心鑄造技術(shù)在鋁硅合金結(jié)構(gòu)構(gòu)件生產(chǎn)中的優(yōu)勢G.Chirita,D.Soares,F.S.Silva*MechanicalEngineeringDepartment,SchoolofEngineering,MinhoUniversity,CampusdeAzurem,4800-058Guimaraes,PortugalReceived12June2006;accepted12December2006Available-online-28December2006文摘本文探討了利用立式離心鑄造工藝生產(chǎn)結(jié)構(gòu)零件相比傳統(tǒng)重力鑄造法的力學(xué)性能優(yōu)勢。我們対由離心力引發(fā)的材料機械性能中最重要的性質(zhì)進行了分

2、析。也對離心鑄造技術(shù)和重力鑄造技術(shù)所獲得的式樣的機械性能進行了比較。研究表明，離心鑄造技術(shù)較重力鑄造技術(shù)可以多提高材料強度35%,剛度160%o彈性模塑也多增了18%o抗疲勞壽命延長了約1.5%,抗疲勞極限提高了45%。因此就獲得機械性能及抗疲勞性能而言，離心鑄造技術(shù)比重力鑄造技術(shù)更有效。前期效果隨澆鑄情況而變化，這是依據(jù)樣品從澆鑄地被拿開的相對位置而言的。與旋轉(zhuǎn)中心（更大的離心力或重力）相距越遠，機械性能提高得越好。于是，機械性能隨旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動而改變了，材料也就具備了梯度功能。這種功效在不同部位所需不同組件的生產(chǎn)屮可能是有用的。引擎活塞就是一個潛在的應(yīng)用示例。在本文獻中，我們也將展示離心

3、鑄造技術(shù)在這些結(jié)構(gòu)零件生產(chǎn)中是如何有優(yōu)勢的。@2006ElsevierLtd.Allrightsreserved關(guān)鍵詞：離心澆注、鋁硅合金、機械的、抗疲勞性質(zhì)1.簡介鋁硅鑄造合金作為結(jié)構(gòu)材料的使用是基于它們的物理性質(zhì)（主要受其化學(xué)組織影響）和機械性質(zhì)的（受化學(xué)成分及微觀結(jié)構(gòu)影響）。鋁合金較高的比抗拉強度受英多元組織微觀結(jié)構(gòu)強烈影響。特殊合金的機械性能有助于零件主要相位的物理性質(zhì)，提高容積比和改善組織形態(tài)。根據(jù)⑴鑄造鋁合金的抗拉性能和抗斷裂性能，半固態(tài)A356合金和A357合金相當(dāng)依賴二次枝臂間距（二次晶壁間距）、鎂合金以及尤其是共晶硅和富鐵金屬間化合物的大小和形狀。所以，鋁硅鑄造合金的機械

4、性質(zhì)不僅依賴化學(xué)組織成分，而且更重要的是微觀結(jié)構(gòu)特征，如枝晶形態(tài)、Q鋁、共晶體硅粒以及其它出現(xiàn)在微觀結(jié)構(gòu)中的金屬間化合物?，F(xiàn)有不同的方法來控制這些微觀結(jié)構(gòu)特征，例如通過引進特殊元素23］來細化晶粒。然而，提高鋁硅鑄造合金機械性質(zhì)最常見的措施是改善澆鑄技術(shù)［4］。每種技術(shù)都有干擾微觀結(jié)構(gòu)和影響機械性能的地方。傳統(tǒng)的離心澆鑄工藝主要用于得到圓柱部分。實際上有兩個基本類型的離心澆鑄機：臥式，繞水平軸旋轉(zhuǎn)的；立式，繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的。臥式離心澆鑄機一般用來做管材，管件，套管，汽缸套（襯層），以及形狀簡單的圓柱或管狀鑄件。立式離心澆鑄機的應(yīng)用范圍相對較廣：齒輪毛坯、滑輪組、葉輪、電機轉(zhuǎn)子、閥體、插頭、轆

5、、支架。非圓柱形鑄件，甚至對稱的，可以立式離心鑄造法。離心鑄造部分有很大程度上的冶金清理和均勻微觀結(jié)構(gòu)，而且它們在軋制的/焊接的或者鍛造的部分沒有明顯的各向異性力學(xué)性能［5,6］。離心澆鑄也是一種常見的獲取梯度功能材料的方法,主要合成像碳化硅增強的綠基功能梯度材料或納米材料，這種納米材料在不同階段具備高差異性的密度和低溶解度或者有同一合金［2］的不同材料?？墒?，還沒有研究肯定這個事實，即離心工藝可以成功地用來獲得梯度功能材料和具有高溶解度及密度在不同階段的差界性小的金屬材料(合金)，如硅鋁合金。本文的的目的是為了強調(diào)離心技術(shù)可以有效地獲収梯度功能材料，而月.這些材料和技術(shù)，尤其是鋁硅合金，

6、可能是一種非常有用的結(jié)構(gòu)零件設(shè)計工具。此外，當(dāng)前還沒有可靠及廉價的能夠滿足零件的批量生產(chǎn)的梯度功能材料制作方法?，F(xiàn)在的制作方法包括凝固工藝，化學(xué)氣象沉積法，噴霧霧化沉積法以及粉末冶。這些也許就是通過離心鑄造⑺獲得梯度功能材料的最經(jīng)濟最具吸引力的加工路線。2.試驗方法及原材料2.1原材料用于鑄造的是一種由如下元素組成的AS12UN鋁合金:含鐵0.750%,含硅?(11.50?13.00)%,含鋅0.20%,含鎂-(0.75-130)%,含^(0.80-130)%,含鉛0.10%,含錫0.05%,含鈦0.20%。2.2方法把原材料在670度高溫下熔化然后倒進已預(yù)熱至130度的永久模具中。一個高

7、頻感應(yīng)離心澆鑄爐(Titancast700mPVac,fromLinnHighTerm,德國)配備了真空室，用于熔化及澆鑄樣品。這個系統(tǒng)把金屬液(爐缸)和模具定位在離心臂(見圖lb)GravityCentrifugalFig.1.Schematicpresentationofboth(a)gravityand(b)verticalcentrifugalcastingprocedures.GravityFig.2.Posi