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[硕士论文] 丁学明
机械工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:目前我国的铸造行业工艺水平和生产效率较低,环境污染严重且现场工作环境恶劣,有大量的噪音、油污和粉尘等。而随着自动化和机器人技术的不断发展,工业机器人已经在搬运、焊接、码垛等行业广泛使用。铸造机器人可以提高铸件生产效率、制造精度和质量,能够承受恶劣的工作环境,并且能够节约劳动力,实现铸造生产的自动化。而机器人的运动学分析是铸造机器人研制中重要的组成部分,为后续机器人动力学分析与控制系统的研发提供了理论基础。
  本文以初步设计的混联式结构重载铸造机器人的结构模型为研究对象,首先简要分析了机器人的结构及其工作原理,并通过螺旋理论计算了机器人并联机构中浇包相对于定平台的自由度。之后在机器人机构模型上每个组成部分建立合适的坐标系,并根据坐标转理论推导出铸造机器人末端执行器浇包的位姿与各驱动元件位姿之间的关系,构造了铸造机器人位姿反解模型。
  根据位姿反解模型,求解出铸造机器人的一阶运动影响系数和二阶运动影响系数,然后根据运动影响系数求解出浇包的速度、加速度与各驱动元件速度、加速度之间的关系,建立机器人的速度模型和加速度模型。
  最后将Solidworks软件中的机器人结构模型导入运动仿真软件ADAMS中,并添加相应的约束和驱动,建立铸造机器人的虚拟样机。在ADAMS中完成铸造机器人的运动学仿真并提取出浇包的位姿、速度和加速度作为已知条件代入推导出的运动学模型中计算出各驱动元件的位姿、速度和加速度数据并将其与ADAMS软件中驱动元件的仿真数据进行对比,绘制出二者数据的差值图,分析误差产生的原因,从而验证铸造机器人运动学分析的正确性。
[硕士论文] 王兴明
控制科学与工程 安徽理工大学 2018(学位年度)
摘要:随着科学技术的飞速发展,信息、材料、物理、化学一体化的机器人技术得到了长足的发展,进入了一个新的开放时代。近年来,中国政府提出的“2025年中国制造”要求以先进的“智能制造”取代落后的中国制造业。同时,机器人智能制造技术也被列为国家科技创新的优先研究方向。因此,加大对智能机器人制造技术的投入已成为我国战略布局的必然选择。
  机器人智能制造技术已成为国内外科研机构的研究热点。虽然机器人的应用越来越广泛,但其路径规划问题仍然存在明显的缺陷。目前,在科学研究领域中,机器人路径规划的智能算法有很多种,但它们大多存在相对缺陷,不能很好地解决机器人路径规划问题。在此基础上,提出了重载铸造机器人的路径规划方法。
  论文首先介绍了本课题研究的研究背景与研究意义,阐述了与本课题内容相关的铸造机器人、机器人路径规划以及蚁群算法的研究现状。其次对本文相关的算法及技术进行介绍,阐述了移动机器人路径规划的算法以及经典蚁群算法和人工势场法主要内容,比较了两种算法的优缺点,论述了栅格法在地图构造上的应用。
  然后讲述的是机器人路径规划实现与仿真。首先对经典蚁群算法进行仿真,由仿真结果分析经典蚁群算法的在机器人路径规划问题上的优缺点。然后对基于人工势场的机器人路径规划进行介绍和实验仿真,分析了人工势场法存在的问题。最后比较了两种算法各自的缺陷和有点,提出了将两算法结合的观点—势场蚁群算法。对势场蚁群算法进行验证、仿真,实验效果令人满意。
  由于铸造机器人的运动不可只在二维平面上,最后介绍了三维路径规划进行研究,之后对三维环境的改进蚁群算法进行阐述。最后对重载铸造机器人路径规划进行仿真研究。对势场蚁群算法规划出的路径做最后的平滑处理以及三维环境的铸造机器人路径规划进行仿真期望本文的研究论述能够对我国铸造机器人路径规划方面的研究起到一定的借鉴作用。
[硕士论文] 张争争
机械工程 重庆交通大学 2018(学位年度)
摘要:轮毂压铸模具在汽车轮毂生产过程中具有关键作用,其性能直接影响轮毂生产的效率和质量。但轮毂模具因其高温液态金属热磨损、侵蚀等极为严苛的工况环境,会产生多种形式的失效,影响生产甚至造成重大经济损失。通过再制造技术对轮毂模具进行修复成为近年的研究热点,其中激光熔覆再制造技术因覆层组织致密、缺陷少、与基体结合良好等特点被广泛关注。
  本文结合再制造技术特点,选用激光熔覆技术对轮毂模具进行表面修复、强化。利用多功能激光加工机在不同工艺参数下进行激光熔覆试验,通过显微硬度计、摩擦磨损试验机、SEM、XRD对所得覆层硬度、耐磨性及微观组织进行比较研究,得到了轮毂模具激光熔覆再制造的最佳工艺参数,并对模具修复效果进行评估,进一步论证了采用激光熔覆技术对轮毂模具进行再制造修复的可行性。
  研究表明,在扫描速度为12mm/s时,Ni60A-1粉末覆层硬度最高为约650HV02。加入SiC和MoS2后,覆层的显微硬度提高了约160HV02,其原因是SiC和MoS2在高温熔覆下发生分解,生成的Si、Mo等元素在覆层内形成间隙固溶体和特殊碳化物,对覆层起到固溶增强和弥散强化的效果,使覆层硬度明显提高。
  SiC和MoS2含量在降低覆层体积磨损率和摩擦系数方面效果较好,而扫描速度对覆层耐磨性影响不大。其中MoS2分解后产生的S元素与覆层内其他元素形成硫化物,对覆层表面形成润滑保护作用。根据试验结果,在添加含量为6%SiC+5%MoS2时,覆层的体积磨损率和摩擦系数最小,耐磨性能最优。
  激光熔覆层从顶部到基体分别为熔覆层区域(CL)、结合区域(BZ)和热影响区(HAZ)。在熔合区与基体结合区域覆层组织以平面晶方式生长;熔合线以上的晶粒组织逐渐转变为垂直于熔合线的柱状晶或树枝晶生长;在覆层中部,主要以胞状晶或细小等轴晶形态存在;而覆层表面主要为细小的等轴晶。当扫描速度为12mm/s时,覆层内部晶粒细化、组织致密,具有一定的细晶强化的效果。加入SiC含量的提高会增加碳化物等高硬质相的形成,阻碍晶粒进一步长大,而添加MoS2对熔覆层的显微组织结构没有显著影响。
  在轮毂模具表面制备出Ni60A-1+6%S1C+5%MoS2(扫描速度为12mm/s)激光覆层,复合粉末覆层显微组织出现明显细化,硬度因晶粒细化和固溶强化出现明显提高,耐磨性提高,摩擦系数降低,综合性能良好。Ni60A-1+SiC+MoS2复合粉末进行激光熔覆的最佳工艺参数为:激光功率P=0.8KW,扫描速度Vs=12mm/s、SiC添加含量为6%、MoS2添加含量为5%,在此工艺参数下,能够制得性能较优的激光熔覆层,且覆层与轮毂模具形成了良好的冶金结合。
[硕士论文] 章翔
材料工程 东南大学 2017(学位年度)
摘要:含铅铜合金由于具有良好的机械性能和切削性能,被广泛应用于汽车业、机械、电子通讯、家电、饮用水工程、玩具、仪表制造等各个领域。但是,铅的使用会对环境和人体造成极大的危害,因此保持相当的力学性能和切削性能、去除铅元素形成新型环保铜合金材料,必然具有显著的社会效益和潜在的经济价值;而且研究过程中形成的对环保铜合金成分、组织和性能间关系和影响规律的理解具有重要的理论意义。
  本文在QSn4-4-4(GB/T5231-2001)的基础上去除Pb,通过加入少量的Mg、Si(或Mn),研制Cu-Sn-Zn-Mg-Si(或Mn)无铅易切削铜合金。试验中采用感应加热炉进行熔炼,石墨型浇注成样品。然后通过扫描电子显微镜观察其显微组织、X射线衍射仪分析其物相,并分析测量其力学性能和切削性能。通过试验,得出如下结论:
  (1)凝固初期Zn,Sn,Si,Mn元素大量固溶于α相中,在凝固过程中α相最先生成并呈枝晶状生长,而过量的其它元素在凝固过程中富集于枝晶间隙中,形成富Sn固溶体,而Mg则主要与Cu生成化合物Cu2Mg以及少量的Cu4MgSn,少量的Mn与Cu、Sn生成化合物Cu4MnSn。
  (2)在Cu-Zn-Sn-Mg-Si合金中,Mg含量的增加对强度的影响很小;添加少量的Si可以适当提高合金的强度,提高基体的硬度,反应生成的Cu4MgSn金属间化合物能够有助于提高合金的硬度。
  (3)在Cu-Zn-Sn-Mg-Mn合金中,对比不同成分试样,当Mg含量超过1.5%时,合金的抗拉强度下降,伸长率降低,对屈服强度和硬度则无明显影响。Mn的添加则不仅大大提高了合金的强度,合金的硬度也有所提高。
  (4)Mg的添加提高了合金的切削性能,而Si和Mn含量的变化对切削性能的影响并不明显。提高Mg含量会使得合金中的Cu2Mg化合物增多,生成的金属间化合物形成的颗粒一定程度上代替了铅在铜合金中的作用,使合金具有优良的切削性能。
  (5)添加Mn的合金比添加Si的合金表现出了更好的力学性能,包括更高的强度与硬度,而合金的切削性能变化仅取决于合金中Mg元素的添加量。
[博士论文] 凌云
材料加工工程 华中科技大学 2017(学位年度)
摘要:缩孔缺陷是铸件生产中面临的主要问题,极大的影响铸件的产品质量和性能。准确预测铸件缩孔,有助于优化铸造工艺,改善铸件质量。现有的铸件缩孔预测研究仅针对每种铸造工艺下缩孔的形成单独提出解决方法,没有一套统一的缩孔形成理论和模型,具有一定的局限性。本文通过分析重力铸造和立式离心铸造下铸件缩孔的形成机理,对多力场下铸件缩孔形成展开建模和数值模拟研究,结合浇注实验验证模型的准确性,并应用于铸造企业的铸件工艺缩孔预测。
  首先分析孤立液相区的流体连通特性及补缩特性,以及孤立液相区演变和缩孔的形成过程的关系,推导出各孤立液相区之间可互相补缩的临界压强判据。分析了重力铸造下未凝固的金属液受到的多力场作用(包括大气压力和重力等)属于保守力;在离心转轴上建立一个与离心机相同转速和旋转方向的非惯性旋转坐标系,简化立式离心铸造下金属液受力分析,并从理论上证明了在立式离心铸造工艺下,熔融金属液充型过程结束后,未凝固的金属液在离心机内受到的多力场作用(包括重力、离心力和科氏力等)也属于保守力。在保守力场的框架下推导出单独孤立液相区内部缩孔的分布规律,指出动态压强是影响缩孔分布的主要因素,并配合凝固时序产生的缩孔分布计算方法,提出多力场作用下铸件凝固过程缩孔预测模型。由于多力场作用下铸件凝固过程中缩孔的形成具有统一的物理规律,因此重力铸造和立式离心铸造工艺采用同一缩孔预测方法。
  其次,详细探讨了熔融金属液内真实压强场的快速求解算法、固相率的计算方法及收缩量分配技术等模型技术细节。采用C++语言开发出铸件凝固过程缩孔预测模块,在华铸CAE软件上进行二次开发,实现缩孔预测模型与华铸CAE软件对接。复用华铸 CAE软件中成熟的温度场和流动场计算功能、材料数据库以及前处理和后处理功能,实现铸件通过本模型进行重力铸造和立式离心铸造工艺下缩孔预测的数值模拟。
  再次,根据本模型在重力铸造工艺下的特性,设计一组U形铸钢铸件的重力铸造实验,验证模型对于大气压力下重力铸造工艺缩孔预测具有很高的准确性。与此同时根据模型在立式离心铸造工艺下的特性,又设计了一组 U形钛合金铸件的立式离心铸造实验,验证模型在真空中不同转速的立式离心浇铸工艺下均有很高的缩孔预测精度。通过分析两组铸造工艺下缩孔的形态与动态压强分布之间的关系,确立了压强在铸造过程缩孔分布方面的重要性。
  最后,从实际大批量生产的结构较为复杂的重力铸造铸钢铸件和立式离心铸造钛合金铸件中各选取两组铸件,采用本模型对其铸造工艺进行凝固过程模拟。结果表明两个重力铸造铸件的缩孔主要分布在冒口中,将模拟结果与纵切开的铸件对比,发现它们在同一截面上的缩孔形状非常相似,且缩孔高度的模拟结果与铸件截面实际缩孔高度非常接近,误差仅在一个网格以内(相对误差低于5%),具有极高的缩孔预测准确度。两个离心铸造铸件通过X光无损检测技术获得透视照片,将缩孔模拟结果与无损检测透视照片进行对比,二者在缩孔位置、形状和数量方面非常吻合。该模型在实际生产中具有极大的应用效果和推广价值。
[硕士论文] 时佳悦
电气工程 兰州交通大学 2017(学位年度)
摘要:工件内部缺陷的存在危害工件的可靠性和机器的使用安全,工业CT技术可以实现在不损坏工件结构的条件下准确、有效地检测和识别工件内部缺陷,方便人们在工件投入使用前对工件的可靠性作出精确的评估。近几年,工业CT技术的迅猛发展,工业CT系统的性能也得到了不断的提升,工业CT技术涉及到的领域越来越广泛,通过工业CT实现工件内部缺陷的自动检测和识别是现在研究的热点和方向。本文结合图像预处理,图像分割,特征提取和分类识别等领域的新进展,研究了基于工业CT图像的工件缺陷智能检测技术研究。
  主要研究工作如下:
  (1)本文分析了工业CT切片图像中噪声的来源与性质,针对工业CT切片图像对比度很低的特点,提出了自适应中值滤波和自适应加权均值滤波相结合的方法,对图像中存在的不同噪声分别采用不同的去噪算法,在保证图像细节信息的前提下,有效地去除图像中的噪声,而且有较好的滤波效果。
  (2)针对工业CT切片图像对比度低、灰度范围狭窄、灰度变化不明显以及缺陷边缘较模糊等特点,提出了基于灰度变化率的低对比度图像缺陷分割算法,用图像的扫描窗口的平均灰度值与窗口中心点灰度值得到灰度变化率、灰度变化差值以及灰度方差来反映存在边界的可能性,算法可有效提高缺陷分割精度和准确度。
  (3)特征提取时一个良好的特征应具备可区分性、可靠性、独立性和数量少的特点,根据工件内部气孔、裂缝和夹渣缺陷的特征差异,选择提取缺陷的形状特征和灰度特征,利用Hu不变矩的方法并抽象后提取具有平移、缩放和旋转不变性的10个特征。对上述三种缺陷一共提取14个特征值作为分类识别的输入量。
  (4)工业CT切片图像的缺陷智能识别技术中,首先构建径向基函数神经网络,用萤火虫群优化算法优化神经网络的权值和阈值,用已知样本训练优化后的RBF神经网络,完成RBF神经网络对工件内部缺陷的智能分类识别,缺陷的识别准确率较高。
[硕士论文] 沈俊超
材料工程 山东大学 2017(学位年度)
摘要:近些年来我国的电气化铁路建设取得了巨大的进步,国家重点发展项目之一的高速铁路接触网技术领域也得到了快速发展。双耳楔形线夹是电气化铁道接触网中的一个零部件,受生产条件限制,该零件无法使用锻造工艺,只能通过铸造手段获得;传统的砂型铸造受到工艺条件的制约,生产的产品难以满足性能要求。熔模铸造由于能实现高精度的复杂成型,在制造精密铸件领域有着重要的位置,在航空、汽车、铁路等行业发挥了重要作用。本文的研究目的是采用熔模铸造的工艺方法生产出满足性能要求的双耳楔形线夹零件,主要进行了如下研究:
  设计双耳楔形线夹浇注系统和最佳浇注参数。根据零件的结构特点制定了两种不同的浇注系统方案,利用铸造过模拟软件MAGMA分析不同的浇注参数下铸件的充型和凝固过程,预测可能出现的缩孔缩松缺陷,选择最合适的浇注系统方案,确定浇注参数。模拟结果表明,两种浇注系统在浇注温度1600℃得到铸件的问题最少,此时金属液能够平稳充满型腔,凝固后出现缩孔缩松缺陷的可能性最低。结合工厂实际生产,选择切割后处理更简单的一种作为双耳楔形线夹熔模铸造工艺的浇注系统,浇注温度为1600℃。
  确定了原料最佳的成分含量范围。在实验室条件下对原料成分进行优化实验,采用控制变量法,主要探讨C、Si、Mn三种元素成分的含量对组织和性能的影响,确定出最佳的成分含量范围。实验结果指出,C含量为0.15~0.24%时,提高C含量能够让铁素体和珠光体的大小、分布变得均匀,抗拉强度、屈服强度升高,延伸率降低;Si含量为0.2~0.8%时,提高Si含量,组织分布更加均匀,抗拉强度、屈服强度升高,延伸率降低;Mn含量为0.3~0.9%时,提高Mn含量,珠光体的数量增加明显,组织大小、分布变得均匀,晶粒得到了细化,提高了抗拉强度、屈服强度以及延伸率。结合工厂实际生产,确定成分含量范围为:C含量0.18~0.24%,Si含量0.40~0.80%,Mn含量0.70~1.10%。
  采用实验确定的原料成分含量和设计的浇注系统,从蜡模制备、型壳制备、熔炼浇注、热处理等环节确定工艺参数,制定工艺方案。对该方案生产的铸件进行质量性能检测,结果表明,采用该熔模铸造工艺方案生产双耳楔形线夹能够满足技术要求,具有合理性和可行性,可以投入实际生产。
[硕士论文] 陈金燕
机械工程 安徽理工大学 2017(学位年度)
摘要:随着汽车、铁道车辆制造业的进步和我国铸造行业准入条件的推行,对整车的安全、高速、低耗、低成本及良好的舒适性等性能提出了较高要求。同时铸钢件型腔的复杂程度、壁厚、工艺精度等需求在不断提高,给铸钢件铸造工艺生产带来较多的工艺和生产难题。本文以振动优化列车车钩缩松缩孔为主要研究目标,基于TRIZ和拓扑机构设计理论设计制作了一台多维振动铸造机;利用EDEM-FLUENT液固两相流耦合和基于相似准则的物理模拟实验,分别研究了多维振动物性参数对小型铸钢件车钩试样充型和缩松缩孔的影响。
  利用TRIZ对现有振动铸造机系统功能、物质-场及因果关系进行分析,理清其冲突、矛盾所在,根据拓扑结构理论在现有铸造机基础上提出一种振动物性参数独立可调的多维振动铸造机构。利用ADAMS分析该多维运动机构在不同工况下的运动性质,验证振动在X、Y、Z方向的运动独立性,证明此并联机构为完全解耦。
  借助EDEM-FLUENT固液两相流耦合模拟分析小型铸钢件列车车钩的试样合金液在不同振动维数、振幅、振频下对充型流动的影响,得出:在维数为XYZ、频率为30Hz、振幅为0.35mm的振动条件下,铸钢液在螺旋试样中的充型流动长度最佳。基于相似准则和正交设计方式对小型铸钢件车钩试样进行实验设计,通过物理模拟实验研究多维振动参数对其缩松缩孔的影响,得出最优振动参数为维数为XYZ、振频35Hz、振幅0.30mm;并通过对各振动参数对缩松缩孔影响极差大小分析得出振动频率影响最大,振动维数(自由度)次之,振动幅值影响相对较小。
  为进一步验证多维振动铸造技术对小型铸钢件缺陷的改善程度,以安徽鑫宏有限公司生产中某型号小型铸钢件列车车钩为研究对象。通过ProCAST分析车钩内部所存在的缩松缩孔缺陷问题,并对原浇注方案存在的补缩不足问题进行优化。并在优化工艺基础上对车钩铸件充型过程施加同EDEM-FLUENT耦合模拟得出最佳振动物性参数;并对凝固过程施加物理模拟得出的最优振动参数进行振动优化。通过理论、数值模拟和实验分析得出,小型铸钢件列车车钩在振动参数为XYZ维数、30Hz频率、0.35mm振幅下充型,在XYZ维数、35Hz频率、0.30mm振幅凝固铸件缺陷改善程度最佳。通过对试制车钩样件进行X射线无损检测,检测结果表明振动优化后的车钩铸件缩松缩孔缺陷明显减少,铸件品质得到很大提升,有效的为企业解决缩松缩孔缺陷问题。
  由理论、数值模拟和实验分析得出,小型铸钢件列车车钩在振动参数为XYZ维数、30Hz频率、0.35mm振幅下充型,在XYZ维数、35Hz频率、0.30mm振幅凝固铸件缺陷改善程度最佳。
[硕士论文] 苗冠南
机械工程 安徽理工大学 2017(学位年度)
摘要:铸造作为机械部件的重要成形方法,其技术水平的提高能极大促进国家工业发展。为了实现铸件“复杂化、薄壁化、大型化”的目标,不断有新的铸造技术问世。多维振动铸造技术是振动铸造技术的进一步改进优化。通过改变振动铸造参数中的自由度、振幅、频率等参数能够有效提高金属液在型腔中的充型能力,并对金属液的补缩产生促进作用。
  本文在充分研究了国内外先进振动铸造技术及理论的基础上,利用数值模拟软件EDEM-Fluent及ProCAST模拟金属液在型腔内的流动及收缩行为,并利用自主设计研制的多维振动装置及模具进行了水力实验和基于微晶蜡的物理模拟实验。主要研究工作如下:
  (1)对振动装置进行计算,得出相应的振动参数。采用L形充型试样对振动参数进行筛选,研究自由度、振幅、频率对流体在型腔内流动能力的影响。选取具有代表性的参数,利用自选模型进行EDEM-Fluent耦合模拟,通过对充型过程中的颗粒运动情况分析,得出各个振动工况下颗粒的运动状态。利用正交参数实验法得出型腔考察区域中颗粒的数目,通过极差分析法分析得出颗粒对振动自由度、振动频率、振动幅度的响应度。
  (2)考虑到ProCAST不能进行振动铸造模拟,选取三个金属液浇注的一般性参数浇注速度、浇注温度、砂箱温度分析其对自选模型内收缩情况的影响。利用正交实验法,得出浇注参数中对金属液凝固收缩影响次序及最佳的浇注方案为物理模拟实验做参考。以最佳方案参数为标准,采用单一变量法,研究同一参数的变化对铸件缩松缩孔体积的影响。
  (3)通过水力实验及基于微晶蜡的物理模拟实验,模拟振动充型及振动凝固过程。采用与数值模拟相同的实验方案进行浇注,用数码相机记录振动条件下流体的流动行为,分析得出振动参数与流体充型状态及时间之间的关系,对数值模拟结果进行论证;依据ProCAST模拟得出的最佳参数及相似性准则对微晶蜡的熔化温度计算,使其满足与原型相似。为了保证实验的连续性,采用振动充型时的方案进行振动浇注,用表面收缩体积代替缩松体积进行计量,通过方差分析法确定最适宜的凝固补缩的振动方案。
[博士论文] 梁向锋
材料科学与工程 江苏大学 2017(学位年度)
摘要:涡轮叶片作为航空发动机核心部件,长期处在高温环境,接受复杂应力应变考验,成为工况最为恶劣的航空零部件,随着航空发动机推重比的不断提高,复合冷却的单晶空心涡轮叶片的设计与制备已成为制约航空发动机发展的核心技术。根据国家航空发动机用高性能涡轮叶片的重大需求,本论文重点研究了航空发动机用镍基单晶空心涡轮叶片在定向凝固过程中各凝固阶段微结构演变规律及机理,自主设计了单晶空心涡轮叶片铸形及型芯结构,并研究了在其制备过程中关键工艺参数对叶片成型的影响规律,分析了在叶片铸造过程中浇不足、缩松、缩孔、杂晶及小角度晶界等缺陷的形成规律及机制,探究了热处理及再结晶行为对叶片微结构的影响规律及机制,最后,对镍基单晶薄壁铸件高温拉伸和蠕变性能进行表征及断裂机制分析,为高性能单晶空心涡轮叶片的研发提供理论和实验依据。并获得的主要研究结果如下:
  系统研究镍基单晶合金DD5的定向凝固规律,并通过工艺优化成功制备了镍基单晶空心涡轮叶片,探索了叶片在定向凝固过程中各凝固阶段微结构演变规律及机理,结果表明:选晶器的引晶段随固液面的推进,一次枝晶间距逐渐增大,晶粒偏转角逐渐减小,取向得到优化。选晶段的螺旋结构对晶粒取向没有优化作用。叶身凝固特点是随着叶片壁厚增加,枝晶间距逐渐增大,枝晶干内γ'相的尺寸呈增加趋势。变截面的凝固特征为凝固顺序与其自身的冷却顺序相反,晶体生长是从温度最低的边缘开始不断向叶身推进,最后与叶身生长的单晶组织汇合。
  自主设计了单晶空心涡轮叶片型芯及铸形结构。研究了DD5单晶空心涡轮叶片制备工艺,包括氧化硅基陶瓷型芯的制备、型壳与型芯间连接方式、刚玉陶瓷型壳的制备等。通过热重-差热分析(TG-DTA)试验,探究了DD5单晶合金的相变温度及熔点,并研究了定向凝固过程中,保温温度及抽拉速度对单晶空心叶片微结构的影响,探讨了化学脱芯法中影响脱芯速率的主要因素。
  镍基单晶空心涡轮叶片铸造缺陷的形成规律及机制研究表明:浇不足缺陷通常发生在单晶空心叶片薄壁位置,金属液的充型能力与合金特性、浇注温度、壁厚尺寸等因素有关;宏观缩松通常产生于沿重力方向的枝晶间,有时会在单晶空心叶片表面形成沟槽状的“隧道式缩松”,有时产生于叶片内部,而微观缩孔产生于枝晶间γ/γ'相共晶组织附近,多呈现为圆形、不规则的长条形或三角形;杂晶通常形核于叶片变截面的边角位置,在远离保温加热器一侧的变截面更易产生杂晶,原始晶粒和杂晶竞相生长形成的晶界迁移是非线性的,一些位置的枝晶相互渗透、犬牙交错,但晶界整体推进趋势并不改变,杂晶晶界是由链条状γ'相和大块γ/γ'共晶体组成;小角度晶界位于相邻一次枝晶间区域,由三维曲面组成,在过渡区形成的二次枝晶呈不对称生长,此外,晶界内会沉淀出一定的碳化物和硼化物,沉淀析出的γ'相立方体也不完整,存在不规则排列形貌。
  热处理对叶片微结构演变规律研究表明:固溶处理后,枝晶干和枝晶间界限变的较为模糊,但还是有较清晰的分界,元素偏析有所减轻,粗大γ'相及枝晶间γ/γ'共晶组织消除,析出自由的细小不规则的γ'相,随着叶片壁厚增加,残余共晶增多,γ'相尺寸增大。再经时效处理后,γ'相尺寸分布集中,尺寸差异减少,形貌规则,立方度增加,γ基体通道中析出分布不规则、细小的三次γ'相。
  叶片榫头再结晶行为研究表明:不同载荷下的DD5单晶试样经1230℃/4h,ac热处理后,随着载荷增加,受载荷影响区域深度增加,该区域枝晶间空间增大,未溶解的共晶组织周围弥散分布大量与γ相共格的γ相颗粒物,γ'相粒子以胞状形式重新析出,尺寸和深度随载荷的增大而增加;经1315℃/4h,ac.热处理后发生再结晶现象,随着载荷增加再结晶区域增大,受载荷影响区域的枝晶干发生钝化,枝晶干与枝晶间界限消失,再结晶晶粒间存在γ/γ'共晶组织。
  镍基单晶薄壁铸件高温拉伸断裂机制研究表明:当温度为800℃时,壁厚对拉伸强度有一定的影响,但规律并不明显,随壁厚减小,延伸率减小,薄壁铸件断口形貌平坦;1000℃时,标准试样与薄壁铸件拉伸强度相差幅度比800℃小,标准试样断口有颈缩现象,形成大量的等轴韧窝。薄壁试样断口形貌相似,也存在大量的韧窝,但壁厚为1.3mm和1.6mm的断口在边缘存在解理裂纹。
  高温蠕变机制研究表明:薄壁铸件相对于标准铸件的变形量和断裂寿命分别减少了10.676%和20.84h,但变形速率大,蠕变断口内韧窝尺寸相对较小,密度较大,微孔数量较多;DD5单晶合金γ'相定向粗化形式属于N(normal)型筏化,随着离断口距离的增加γ'相定向粗化程度减弱,由于薄壁试样经热处理后的原始γ'相尺寸细小,蠕变过程中γ'相筏形厚度增加明显,而标准试样γ'相筏形厚度也有所增加但并不明显。
[硕士论文] 贾承宗
机械制造及其自动化 兰州理工大学 2017(学位年度)
摘要:自动打包升降旋转平台是铝锭连铸机组中非常重要的一部分,由于初始设计时未详细分配升降台上升和旋转在周期循环中的占比,以至于升降台中的丝杠升降器的使用寿命不到3万次,因此本课题试图寻找更优化的时间分配比,通过调整一部分旋转时间来增加平台升降时的时间,期望在更长的升降时间内,尽可能减少丝杠升降器的损耗,以提高丝杠升降器的使用寿命。
  首先,本文对升降台结构进行静强度分析,在分析的基础上对原来的结构进行重新规划,通过重新规划丝杠升降器在升降台中的位置,减少了丝杠升降器的极限应力,从而提高了丝杠升降器的使用寿命,并且为其进一步的速度优化和时序分配,大幅度提高疲劳寿命提供了分析依据。
  其次,通过逐一分析对比三大曲线,梯形曲线,指数曲线,S形曲线在运行过程中存在的问题,最终综合它们的优点,重新规划出一条新的三角函数曲线。基于这三种曲线分析,通过仿真模拟软件MATLAB,将最终选择的最优化曲线,三角函数曲线输入控制系统,验证了三角函数曲线具有计算方程所示的良好柔性。同时通过Workbench的静强度分析,对丝杠升降器进行疲劳强度分析,最终分析出在一次升降时间内的全部循环周期和安全因子。
  最后,通过S-N曲线计算出升降台中丝杠升降器的寿命次数,并联合ANSYS Workbench进行疲劳仿真验证,通过对比S-N曲线的计算方法得出的结果与Workbench中的仿真结果相一致,推测出加速曲线在整个疲劳寿命中的规律。再通过极限分配,利用Workbench计算出最大时间内的疲劳寿命,得出了速度优化和时序分配对丝杠升降器的使用寿命影响关系不大。通过对比其他型号丝杠升降器,最终确定JWM200UM的型号,提高了丝杠升降器的使用寿命和工作效率。
[硕士论文] 荀贺贺
机械工程 河北农业大学 2017(学位年度)
摘要:宽铅带双辊连铸机是蓄电池行业刚刚开始发展的生产设备。主要用来生产板栅以及冶金工业中的极板。因为传统的薄带成形主要是通过铸造以及重复的来回轧制和修边等加工工艺来实现,所以导致其生产效率低下,生产中废料率较高,并且生产的铅带很难达到所需要的厚度和宽度要求。采用宽铅带双辊连铸机生产铅带有助于解决上述问题,一方面可以大大节省劳动力,改善劳动环境;另一方面又可以提升生产效率,提升材料利用率进而增加经济效益。但由于现阶段宽铅带双辊连铸机冷却系统不够完善,从而限制了铸带速度,冷却效率低铸轧区铅液则无法及时凝固易发生泄漏不能正常工作,进而降低了其生产效率。本文通过对宽铅带双辊连铸机的研究与改进来达到提升其生产效率的目的。
  课题主要研究内容:
  (1)通过对铸轧部分动力传动系统轧制力、扭矩以及铸辊应力的选型计算,为减速器、电机和联轴器的选型提供了可靠的理论依据;同时对水路系统循环水流量、水速、水路压强的选型计算,为选择合适的水泵等部件提供了可靠依据。
  (2)通过对铸辊冷却系统中不同方案的水路分布、走水形式以及水路结构对铸辊冷却效率影响规律的分析,最终确定出相对更优的铸辊结构。
  (3)利用ABAQUS软件,建立了铸轧区的二维有限元分析模型,对铸轧区的温度场进行了有限元分析,分析得到了冷却水速度、冷却水孔距辊面距离、冷却水孔数目对铸辊温度场的影响规律。以及辊缝、浇注温度、浇注液面高度和铸辊直径对铅液温度场的影响规律和各参数的合理范围。
  (4)通过对各理论结构工艺参数随机选值来进行样机的试制及试用,在以往铸轧速度的条件下连铸出来的铅带表面光洁、平滑,边部整齐,且铸轧过程没有出现铸轧区铅液泄漏与堵塞的情况,因此验证了理论分析的可靠性。
  本文通过对宽铅带双辊连铸机结构及参数的研究与改进,创新性的设计出了相对较佳的冷却系统结构,最终提高了铸辊的冷却效率,提升了铸带机的生产效率。
[硕士论文] 陈林宇
控制科学与工程 西南科技大学 2017(学位年度)
摘要:磁粉探伤作为一种效果明显、技术成熟和成本低廉的无损检测方法,广泛应用于工业中铁铸件的质量检测环节,基于机器视觉的表面检测技术已经成为无损检测技术中的最常用的技术之一。本文将图像处理和模式识别技术与传统的磁粉探伤技术相结合,利用视觉检测技术实现轴承零件表面裂纹的自动检测。
  本文首先介绍了磁粉探伤技术的最新研究进展,阐述了磁痕成像的基本原理,分析了影响磁痕成像质量的因素。其次提出了一套基于机器视觉的磁粉探伤实施方案,其中硬件平台用于磁痕图像采集,软件算法主要包括磁痕特征提取与描述和裂纹识别。最后就目前磁痕识别方法中存在的磁痕提取与描述问题,本文提出了效果较好的解决方法。
  在磁痕提取上,首先介绍了磁痕图像的特点与预处理算法;其次针对磁痕存在提取困难的问题,本文利用二维 Otsu、Laws和 K-means等三种算法实现了磁痕的提取,与基于颜色和阈值的磁痕分割方法相比,本文三种算法的磁痕分割效果更好。
  在磁痕特征描述上,本文提出了不变矩、颜色矩和颜色聚合向量三种磁痕特征描述方法。通过实验对比与分析,与基于区域形状的几何特征描述方法相比,本文算法不需要预先进行磁痕分割,具有更强的通用性。
  本文最后针对现场采集的大量轴承零件磁痕图像,通过提取不变矩、颜色矩和颜色聚合向量等三种共计81维特征向量,利用 SVM实现了轴承零件表面的裂纹识别。实验结果表明,本文提出的检测方法能有效地区分表面污染、裂纹和良品三大类工件,整体识别率高达85.62%,具有一定的工程应用价值。
[硕士论文] 袁方今
材料加工工程 江苏大学 2017(学位年度)
摘要:本文应用UG软件对原位Al2O3P/ZL109复合材料活塞建模,确定工艺参数;应用ProCAST软件对金属型重力铸造及间接挤压铸造活塞成型过程进行模拟,仿真结晶晶粒大小,针对性研究间接挤压铸造中异质核心对基体合金晶粒尺寸的影响;依据FLUENT流体力学仿真,探讨复合材料Al2O3P/ZL109固液两相流充型后特征面颗粒的分布情况;并依据前期工艺设计及仿真结果,分别设计模具以得到表面细化、无缺陷的高质量活塞铸件,最后将晶粒较小、Al2O3颗粒分布更均匀的间接挤压铸造活塞颗粒分布的仿真结果与实验结果进行比较。
  本研究主要内容包括:⑴依据设计尺寸确定活塞大小后应用UG软件三维建模,应用ProCAST软件对复合材料活塞铸造过程进行仿真,以不同仿真条件对金属型重力铸造和间接挤压铸造进行充型凝固。模拟结果表明:680℃及以上的浇注温度都能保证金属液具有良好的流动性,考虑到节约能源、预防晶粒粗大、节省后续冷却时间,控制浇注温度在680~700℃之间;为保证平稳充型、顺序凝固,金属型重力铸造适宜充型时间为10s,间接挤压铸造冲头速度为32.5 mm/s。模具温度过高会妨碍产品质量、降低生产效率,温度过低时活塞薄壁处金属液冷却速度过快会不利于铸件补缩,最后确定两种铸造方式的模具温度都控制在250~300℃之间,间接挤压铸造中冲头预热温度根据仿真情况确定为400℃附近。⑵应用ProCAST自带CAFé模块仿真对比确定间接挤压铸造原位Al2O3P/ZL109复合材料活塞晶粒较传统金属型重力铸造细化。且A12O3颗粒与ZL109合金属于半共格界面结构,分散的A12O3颗粒作为有效形核核心起细晶强化作用,应用ProCAST软件仿真依据A12O3颗粒添加量增加异质形核核心,确定在异质形核核心增加的情况下ZL109基体合金细化情况。⑶依据FLUENT流体力学仿真,采用ANSYS中集成的ICEM CFD软件对两种铸造工艺活塞特征面进行二维建模及划分网格。结果表明:活塞铸件中心截面的 Al2O3颗粒含量略高于近表面截面,其颗粒分布情况主要受到充型过程中增强颗粒与型壁碰撞和颗粒的迁移,以及凝固过程中半凝固界面对Al2O3颗粒的推吃作用的影响。总体上 Al2O3颗粒含量随充型距离的增加而减少,并较多聚集在反重力部位,较少集中于内浇口部位。⑷⑷基于前期仿真结果分别设计两种铸造工艺下的活塞模具结构,改进间接挤压铸造活塞顶部成型工艺,添加通水管道,该通水管道可根据实际情况改用铜块或其他激冷方式,料柄颈口改进为120℃扩张型,以获得高质量复合材料活塞铸件。并针对成型质量更高的间接挤压铸造活塞颗粒实际分散情况进行研究,其结论与仿真结果近似。
[硕士论文] 杨普超
材料加工工程 南昌航空大学 2017(学位年度)
摘要:Al-Si合金由于具有良好的机械性能、比强度和耐蚀性,应用非常广泛,但是Al-Si合金在凝固条件下易形成粗大的树枝晶及片状的共晶硅组织,从而对铝合金铸件组织和性能产生影响。真空差压铸造是一种先进反重力精密成形技术,可以获得组织与性能优良的铝合金铸件。超声处理技术是一种高效、无污染的物理细化晶粒的方法。将超声处理技术与真空差压铸造技术结合,探讨超声振动-真空差压协同场下铝硅合金共晶硅生长特性,可以为真空差压铸造高质量复杂薄壁铝合金铸件提供理论指导及技术支持。
  以ZL114A合金为研究对象,通过分析超声功率与凝固压力等工艺参数下真空差压铸造铝合金显微硬度、共晶硅生长取向及形貌,探索超声振动-真空差压协同场对ZL114A合金共晶硅生长特性的影响规律和机理。结果表明,超声功率及凝固压力均对铝合金显微硬度、共晶硅生长取向和形貌影响显著。当凝固压力一定时,ZL114A合金显微硬度随着超声功率的增加,呈现先增加后减少的趋势,超声功率600W时达到最好;共晶硅在600W时的择优生长面(111)和(220)被强烈抑制,而(311)面择优取向消失,共晶硅趋向于各向同性生长,使共晶硅形貌细小,圆整化。在同一超声功率下,随着凝固压力的增加,ZL114A合金显微硬度逐渐增加,共晶硅向择优面(111)、(220)及(331)的生长越困难,共晶硅越细小弥散。获得最佳的超声振动-真空差压协同参数为超声功率600W和凝固压力350KPa,建立了超声振动-真空差压协同场下超声功率、凝固压力和显微硬度之间的数学关系模型,同时建立了超声振动-真空差压协同场下共晶硅组织演化模型,并推导了超声振动-真空差压协同作用下空化挤渗数学模型:此处公式省略
  合金在凝固阶段枝晶间X处的空化挤渗量△G越大,对枝晶及共晶硅的作用越强,则铝合金微观组织越均匀细小。该研究结果为Al-Si系合金在真空差压铸造中的应用提供了新的途径,为复合场在真空差压铸造铝合金工艺技术的应用和推广奠定了理论和技术基础。
[硕士论文] 矫日伟
材料加工工程 江苏大学 2017(学位年度)
摘要:单晶叶片是航空用发动机涡轮承受高温和复杂应力的关键部件,目前单晶叶片的实际制备中主要采用定向凝固法。单晶组织的生长对定向凝固工艺要求苛刻,工艺参数是单晶叶片定向凝固过程中的温度场分布的主要影响因素,温度场的改变会进一步导致糊状区的形态、固液前沿温度梯度发生变化,从而对单晶组织的生长产生影响。计算机数值模拟技术将定向凝固变成“可视化”的过程,即不同工艺参数下温度场及糊状区的分布都可以通过模拟结果直观描述出来,计算机模拟为单晶定向凝固提供了便捷、准确的研究手段。本文采用计算机模拟结合定向凝固实验,对单晶叶片定向凝固过程及组织控制进行研究,其中温度场的研究包括对定向凝固过程基本散热规律的研究、工艺参数对叶片温度场的影响;组织模拟及实验研究包括选晶器的选晶行为研究、变截面杂晶缺陷形成规律的研究;最后基于模拟结果对单晶空心叶片提出组织控制优化方案。
  本研究主要内容包括:⑴通过棒状试样对定向凝固温度场分布基本规律进行了模拟研究,结果表明隔热挡板上方的加热区,近炉壁侧散热比近炉中心侧慢,试棒等温线呈内高外低的倾斜分布。挡板下方的冷却区,近炉壁侧散热较快,试棒等温线呈内低外高的倾斜分布。⑵研究了工艺参数抽拉速度和叶片位相对单晶实心叶片温度场的影响。结果表明,在糊状区上方,叶片的叶背朝向炉壁时等温线呈下凹趋势,叶片的叶盆朝向炉壁时等温线呈上凸趋势,叶片边缘朝向炉壁时等温线呈炉壁侧低炉中心高的倾斜分布。除此之外,在糊状区上方随着抽拉速度增大,等温线上凹程度减小。糊状区上方区域内叶片的温度梯度减小。⑶对单晶空心叶片的温度场进行了模拟研究。研究表明,单晶空心叶片中的型芯在定向凝固中会对叶片产生保温作用,这种保温作用不仅使单晶空心叶片与单晶实心叶片温度场分布规律不同而且使单晶空心叶片不同结构处的温度场分布也不同。⑷对选晶器的选晶过程进行了模拟和实验研究。研究发现,引晶段的主要作用是优化晶粒取向,即淘汰取向角度较大的晶粒,使取向角度较小的晶粒继续生长;为了使引晶段能够有效的优化晶粒取向,引晶段的高度应达到晶粒数量的稳定区;选晶段并不能优化晶粒的最终取向,其作用是为多个晶粒生长提供平台并最终形成单晶。螺旋段的螺旋结构能够有效的使多个晶粒最终生长为单晶,且同一水平面上靠近螺旋结构前沿的晶粒最终会生长为单晶。⑸对变截面试样的定向凝固过程进行模拟及实验研究。研究发现,变截面处于过冷状态是变截面产生杂晶的主要原因,但单纯的处于过冷状态不能使变截面产生杂晶,变截面的下沿在主枝晶的二次枝晶生长至变截面之前达到临界形核过冷度时,才会产生杂晶;随着水平高度的增加,散热效率降低,变截面的过冷度也在逐渐减小,因而杂晶的大小随着水平面高度的增大而减小直至消失。⑹⑹计算机模拟结果表明对单晶空心叶片的不同结构处适合单晶生长的抽拉速度不同,对叶片排气边以下部分、叶片排气边部分和缘板以上部分采用三种不同的抽拉速度进行定向凝固,实验结果表明采用变速抽拉技术能够有效提高单晶空叶片的质量,避免杂晶缺陷的产生。
[硕士论文] 孟伟娜
机械制造及其自动化 贵州大学 2017(学位年度)
摘要:本文研究的往复泵泵盖是泵的重要组成部分,对往复泵的正常安全运行起着关键的作用。因此,往复泵泵盖铸件质量要求较高,需要满足水压试验的要求。往复泵泵盖铸件采用的是ZG15Cr12材质。由于铸件属于厚大件,约重3200Kg,且壁厚不均匀,企业在生产铸件时发现容易产生缩孔缩松、粘砂缺陷,不但影响了铸件的质量,满足不了客户的需求,而且还给企业带来了经济损失。为解决企业在生产中遇到的问题,本文对其进行了研究并提出了解决措施。
  本文介绍了企业生产往复泵泵盖铸件的原工艺方案,运用铸造模拟软件对原工艺方案进行了模拟,预测了铸件可能出现的缩孔缩松缺陷,通过分析缺陷成因,提出了工艺优化措施,缺陷得到解决。考虑到优化后的原工艺方案工艺出品率较低,对铸件进行了新工艺方案的设计,并对新工艺方案进行了模拟,预测到铸件可能存在的缩孔缩松缺陷,通过分析产生缺陷的原因提出了优化方案,得到了组织致密、质量合格的铸件且工艺出品率较优化后的原工艺方案有所提高。针对铸件凹槽处粘砂的问题,分析了产生粘砂的原因,提出了工艺改进措施,避免了粘砂缺陷的产生。运用ProCAST软件初步研究了浇注温度对ZG15Cr12钢微观组织的影响。
  本文运用数值模拟技术解决了往复泵泵盖铸件在企业实际生产过程中遇到的工艺问题,消除了原工艺方案的缩孔缩松缺陷,提出了新的成形工艺方案,解决了铸件局部粘砂问题。初步完成了浇注温度对ZG15Cr12钢微观组织的研究,为后续深入研究作了一定的基础。
[硕士论文] 崔晓斌
机械工程 贵州大学 2017(学位年度)
摘要:中开泵是石油化工工业中常用的传输设备,其中泵体承担着导流、承压、能量转换的作用,恶劣的使用环境使得泵体在机械性能、耐腐蚀性能、稳定性、耐久性方面有着很高的要求。某型中开泵泵体用材为00Cr25Ni6Mo2N双相不锈钢,铸造成形性差,铸件结构复杂,容易产生缩孔缩松缺陷,影响铸件合格率及泵总成使用寿命。
  本课题结合企业生产实际,设计了两套砂型铸造工艺方案,并用UG NX制作了数字化模型。利用AnyCasting软件系统对两方案进行数值模拟,多方面对比两种预案的利弊,最终优选出潜在缺陷较小的方案。进而对阶梯浇注系统进行了修正,铸件的补缩系统进行了强化,铸件的冷却系统进行了完善,确定了最优的浇注参数,最终保证了充型的平顺性、充填完整性,进一步减少了收缩缺陷。本文还对铸件性能与合金化学成分间的关系做了研究,结合JMatPro材料性能模拟软件及优化试验方法,通过D-混料设计和线性方程组运算求得了最优的炉料配方。工艺方案的数值模拟验证结果表明使用上述方案可以满足产品的质量要求。最后,针对企业落后的金属相比例分析测定现状,借鉴现有图形处理技术,使用MATLAB工具创新出一种操作简单、成本低廉的方法,大大提高了相关工作的效率和计算精度。
  课题中广泛运用了CAD/CAE软件技术,涵盖了数字建模、铸造仿真、材料性能仿真、试验设计、图形处理等领域,深刻理解了其在现代工程应用中的价值。
[硕士论文] 罗杨
机械制造及其自动化 贵州大学 2017(学位年度)
摘要:本文以ZL101铝合金为研究对象,对其充型凝固过程施加振动力场,研究不同的振动频率和振幅对ZL101铝合金金属型铸造充填性能的影响,以及振动对ZL101铝合金铸件减小冒口、浇道的影响。
  采用振动装置和自行设计的模具进行充型凝固实验,测试了ZL101合金的流动性、晶粒大小及合金硬度随振动频率和振幅的变化规律。研究结果表明:在振动频率为30Hz~35Hz、振幅为0.16mm时,ZL101铝合金的充填性能达到最佳,且施加振动的充填试样比未振动时各流道分别提高了151.4%(2mm厚流道)和132.7%(3mm厚流道)。取振幅0.16mm、不同频率试样进行组织晶粒和硬度检测,在振动频率为30Hz时,合金的晶粒组织细化效果最佳、硬度最强。
  采用振动装置和工厂实际生产铸型进行减小浇冒口实验,测试了ZL101合金试样在振动条件下减小浇冒口的规律。研究结果表明:运用AnyCasting软件模拟对实验样品模具的充型凝固过程和实际浇铸出的铸件在无振动情况下冒口下部都产生少量缩孔缺陷,然而施加振动频率30Hz、振幅0.16mm后试样内部缩孔消失;随后逐渐减小试样冒口尺寸,当试样冒口减小26.3%时,冒口下部又产生缩孔缺陷。同样的方法对浇道试样在振动和不振动下进行减小浇道截面积的测试,试样在无振动情况下充填不太完整,然而施加振动频率30Hz、振幅为0.16mm时,铸件充填完整,随着浇道的截面积逐渐减小,当试样浇道减小约22.2%时,试样又会出现浇不足的现象。
  对振动影响金属液的流动性、气体的析出、晶粒细化以及试样硬度的机理进行了分析,研究表明:对ZL101铝合金中施加垂直方向振动,在合适的频率和振幅下合金液充填性能增强,有助于气泡及杂质物的聚集上浮及溢出;振动有助于破碎枝晶,使晶粒变细,试样硬度增加。
  在铝合金金属液充型凝固过程中施加垂直方向的机械振动,振动频率为30Hz,振幅为0.16mm时,有助于提高ZL101铝合金的充型能力,在此振动情况下能减少铸件的设计壁厚、冒口、浇道并且铸件满足原始相应的力学性能,降低铸件的材料消耗,从而达到“绿色制造”效果。
[硕士论文] 姜世明
机械工程 青岛科技大学 2017(学位年度)
摘要:冰雪的融化,巷道工程中的底鼓、坍塌,金属的熔化以及糖类、巧克力等的溶化与我们的日常生活息息相关,这使得研究材料固流转化的理论具有重要的意义和应用价值。本文从冰水固流转化、类软岩流变、聚合物流变以及金属熔化等方面阐述了材料固流转化的过程。
  本文采用坩埚电阻炉对金属铝进行了熔化实验研究,观察金属铝在固流转化过程中的现象。实验采用相同形状铝块保持相同加热速率的条件下,通过电阻炉加热升温,在升温到铝的熔点左右的温度时,观察铝块状态记录数据。然后研究了不同温度下金属铝块的熔化时间与熔化速率,实验结果表明当金属铝达到熔点后温度越高,金属铝的熔化时间越短,熔化速率越快。然后选用Excel软件对金属铝块的熔化时间及融化速率的影响规律进行了拟合研究,选用ANSYS软件对金属铝固流转化试验结果进行模拟分析,得出它们的熔化规律,且结果显示,模拟过程跟实际试验过程基本相吻合,这亦对试验结论进行了验证。
  最后,将金属铝固流转化与类软岩流变及冰水固流转化进行了对比分析,通过各自的实验过程、影响因素、模拟分析等方面进行对比,为今后形成一套确切的、普遍适用的理论体系奠定基础。
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