压力铸造特种铸造及有色合金 2008年第28卷第7
期
浇注温度对ADC12合金超低速压铸件组织性能的影响
纪莲清1,2 纪培英1 熊守美2 村上正幸3 松本悦豪3 池田伸吾3
(1.郑州轻工业学院机电工程学院;2.清华大学机械工程系;3.日本东洋机械金属株式会社)
摘 要 应用简单圆形拉伸试样,研究了浇注温度对ADC12铝合金超低速压铸件性能的影响,以优化超低速压铸工艺及其参数。试验结果表明,在超低速试验条件下,各种浇注温度下铸件的密度都比普通压铸要高;浇注温度有最佳值,最佳值的大小和模具温度、脱模剂有关。在超低速基准试验条件下,浇注温度的最佳值为700℃,此时合金中的初生α2Al为树枝晶状,与较高浇注温度时相比,一次和二次枝晶臂明显变小或变短,铸件性能较高。
关键词 铝合金;超低速;压铸;浇注温度;力学性能;微观组织中图分类号 TG24912;TG14612+1 文献标志码 A 文章编号 1001-2249(2008)07-0529-03
DOI:10.3870/tzzz.2008.07.013
孔洞类缺陷是压铸件最主要缺陷之一,铝合金中金属液流动过程的卷气和凝固过程的收缩是产生孔洞类型缺陷的主要原因。超低速(简称SSS)压铸是利用极低的压射速度,将液态金属在高压(50～120MPa)作用下以层流方式填充压铸模型腔,并在压力下快速凝固而获得气体含量很低的压铸件的一种工艺方法(气体含量控制在每100g压铸件016～018mL,而一般压铸件中气体含量为每100g压铸件25mL)[1]。
压铸过程中,对填充过程、重要作用。度和模具温度[1]。[2～5],但对超低速压铸工艺的研究还未见报道。本研究以ADC12为研究对象,设计了标准拉伸试棒金属模具并进行超低速压铸试验,从铸件密度、力学性能、组织等方面,考察不同模具温度和合金浇注温度对超低速压铸件性能的影响。
低速试验的模具(见图1),并应用该模具对压铸时浇注温度对铸件组织及性能的影响进行了研究。试样在6500kN冷室压铸机(TOYOBD26502V42N)上进行压铸,基准条件中,浇口尺寸为
。
图1 超低速压铸件试样
1.料柄 2.试样 3.内浇道 4.浇道
表1 浇注温度对超低速压铸件的性能影响
1 试验方法
1.1 试验材料
模具预
热温度/℃脱模剂∶水(体积比)
150
[1**********]0
2.7602.7612.7642.762
203.07241.47255.08233.41
137.50139.53146.09136.99
1.341.921.921.85
试验所选材料为商业用压铸铝合金JIS(日本工业标准)ADC12,用ICP(等离子体发射光谱仪Vista2MPX)测得其化学成分(质量分数,下同)为11125%的Si、3109%的Fe、2151%的Cu、0121%的Mn、01096%的Mg、1174%的Zn,其余为Al。ADC12属于共晶型合金,其共晶温度约为577℃,液相线温度为580℃,固相线温度为515℃。1.2 超低速压铸工艺
1∶30
1.3 试验检测
将试样从浇道处取下,测量不同试验条件下试样
的密度(JT5003型电子天平,精度±0.001g)及其力学性能(CSS22220B电子万能试验机),并在所得压铸件上截取并制备金相试样,在DMM2400C金相显微镜上观察微观组织。在万能材料试验机上进行拉伸试验时应变速率基本控制在1mm/min左右,同一工艺条件下试样测量3～5个,并取平均值,然后作为最终测量结果。
本课题根据GB/T6397的规定,设计并制作了超
收稿日期:2008203224
第一作者简介:纪莲清,女,1966年出生,教授,郑州轻工业学院机电工程学院,郑州(450002),电话:0371-63603213,[1**********],E-mail:jilq@
zzuli.edu.cn
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特种铸造及有色合金 2008年第28卷第7
期
2 试验结果及讨论
2.1 不同浇注温度下ADC12铝合金超低速压铸件的
组织
)下浇注,其 ADC12合金在常规温度(660～720℃
初生α2Al通常是树枝晶[6],但随着浇注温度的变化,初生α2Al的凝固形态也逐步发生变化,图2是不同浇注温度下ADC12试样心部的显微组织。当浇注温度为720℃时,ADC12合金中的初生α2Al呈现发达的树枝
四元相。当浇注温度为700℃时,ADC12合金中的初
α生2Al已由发达的树枝晶转变为蔷薇状,组织中出现了更多的球状或粒状初生α2Al,分布也很均匀,见图2c。当浇注温度为690℃时,ADC12合金中的初生α2Al仍为树枝晶状,与较高浇注温度时相比,一次和二次枝晶臂明显变小或变短,见图2b。当浇注温度进一步降低到675℃时,ADC12合金中的初生α2Al形态并未得到进一步改善,组织中反而出现了较粗大的枝晶状α2Al晶粒,甚至比较高浇注温度时试样的组织还粗大[7],见图2a。
从图2可知,ADC12合金组织中的初生α2Al倾向于以树枝晶形态出现,共晶Si则以针状或片状存在
。
晶形态,枝晶臂很粗大,组织中只有很少量的球状或粒
状初生α2Al,见图2d。白色区域为初生α2Al,深色为α2Al+Si的共晶组织,少量多角块状组织为AlSiFeMn
(a)675℃℃(c)700℃(d)720℃
ADC12试样心部的显微组织
由于ADC12凝固潜热大,在较高温度下浇注,具,模具被加热到较高的温度,减小了合金凝固时的平均冷却速度,坯料凝固的时间加长,初生α2Al和共晶Si的长大时间增长,所以较高浇注温度下压铸件组织中的初生α2Al呈现粗大的树枝晶,而共晶Si则以较大的针片状存在。
随着浇注温度的降低,合金熔体传给模具的物理热不断减少。在合金凝固前,模具只被加热到较低的温度,因此合金在凝固时的冷却速度较高,初生α2Al长大的时间缩短,形不成发达的树枝晶,析出蔷薇状初生α2Al枝晶。由于ADC12合金在压力下凝固的速度非常快,且压力可以作用在整个铸件上,凝固范围大,如果浇注温度又低,则凝固潜热释放必然集中,产生较均匀的温度场,更有利于蔷薇状初生α2Al二次臂根的熔断,从而加速形成球状或粒状的初生α2Al。如果浇注温度过低,合金在压室和浇道中就可以析出少量的初生α2Al,这些凝固前析出的初生α2Al在压力下凝固时会进一步长大,所以组织中出现了一些较粗大的初生α2Al树枝晶[8]。2.2 不同浇注温度下ADC12铝合金超低速压铸件的
低速基准试验条件下浇注温度对铸件性能的影响外,还
选择了模具温度、脱模剂等与浇注温度相关的因素变化对铸件性能的影响进行了研究,试验结果见表1。
由于SSS压铸时铸件的充型性能差,只能压铸壁厚较大的耐压制件[9],适当提高浇注温度可改善铸造性能,但浇注温度也不能太高。由表1可知,浇注温度越高,铸件的密度和力学性能均呈先增后减的规律,在浇注温度为700℃时达到最大值。一方面是由于温度越高,铝合金在熔化时易吸入氢,且氢的溶解度会随温度升高呈指数级增加,故浇注温度越高,合金液中溶解的氢越多,压铸后铸件中气孔越多,且氧化物量也严重增加[10];另一方面浇注温度高时,初生α2Al枝晶粗大,也会使铸件性能下降,故浇注温度过高铸件性能降低。但浇注温度太低,不但少量硅将会析出以游离状态存在于压铸件内,使性能变坏[11],而且初生α2Al枝晶也很粗大[12],故浇注温度太低铸件性能也较低。
压铸模的温度直接影响压铸件的品质和生产率,在每一个生产循环中,金属液传递给模具的热量、模具自然散热及通过冷却系统传走的热量应保持平衡。模具温度较高时,可选择较低的浇注温度,这样有助于铸件快速凝固,获得细小的凝固组织,从而获得较好的力学性能。在压铸过程中,模具不断地被高温液态金属加热,
性能
浇注温度的选择与许多因素有关,本课题除研究超
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压力铸造特种铸造及有色合金 2008年第28卷第7期
铸钢旋转平双耳的挤压铸造
郭文龙1 邢书明1 李 楠1 鲍培玮1 孙永忠2 王 磊2
(1.北京交通大学机械与电子控制工程学院;2.衡水宝力电气化公司)
摘 要 采用间接挤压铸造,水平分型,1模4件生产铸钢旋转平双耳。配备的侧挤缸带动侧抽杆进行零件孔的成形。采用内置水冷铜管调节模具温度。为防止模具表面温度过高及钢液对模具的冲击,模具表面喷涂绝热涂料。试生产结果表明,新工艺材料利用率接近75%,成品率可达9215%。得到的产品内部无缩松、缩孔缺陷,表面光洁,组织致密,符合技术要求。
关键词 接触网零件;挤压铸造;模具设计;成形工艺中图分类号 TG24912;TG241 文献标志码 A 文章编号 1001-2249(2008)07-0531-04
DOI:10.3870/tzzz.2008.07.014
旋转平双耳是接触网中的一个重要结构件,材质为ZG2702500,结构特点是多孔壁薄,双耳部位为受力部位,原生产工艺为精密铸造[1,2]。针对旋转平双耳的特点与未来的使用需求,选用挤压铸造工艺作为生产旋转平双耳的新工艺,使金属液在压力下成形,细化晶粒,避免制件出现缩孔和疏松,提高强度,使制件外型尺寸准确;同时提高了材料利用率,降低了生产成本,缩短了
生产周期。
1 零件结构工艺分析及成形工艺方案
1.1 结构和性能要求
图1。旋转平双耳有多个孔,其壁薄,壁与壁之间的结
收稿日期:2008203218
第一作者简介:郭文龙,男,1983年出生,硕士研究生,,北京(100044),电话:010-51467985,[1**********],E-mail:06121731@bjtu.edu.通讯作者:邢书明,教授,,北京(100044),电话:010-51688614,[1**********],E-mail:smxing@bjtu.edu.cn
其温度不断上升。将使压铸件产生一些缺陷,如粘模、鼓泡、崩裂热裂等,同时模具长时间的工作在高温环境中,模具材料强度下降,造成模具表面裂纹,致使模具寿命下降。为缓解和解决以上问题,在压铸生产中,除正确选择浇注温度、用模温机对模具温度进行调节外,还往往采用喷涂或涂敷脱模剂和防粘蜡的措施,以减缓铸件(压铸合金)与模具型腔表面的机械冲击和摩擦作用[13,14]。由表1可见,浇注温度高时,宜采用浓度较小的脱模剂。
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3 结论
(1)超低速压铸件的含气量较少、铸件密度较高。
(2)铸件的性能受浇注温度的影响较大,会随浇注
温度的升高先升高后降低。
(3)浇注温度的最佳值和模具温度、脱模剂有关,在超低速基准试验条件下,浇注温度的最佳值为700℃,此时合金中的初生α2Al为树枝晶,与较高浇注温度时相比,一次和二次枝晶臂明显变小或变短,铸件性能较高。
参 考 文 献
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(编辑:袁振国)
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multicrystallinesiliconinsolarcells.Origination,principle,advantagesanddisadvantagesofthecastingtechnologiesweredescribedforproducingmulticrys2talinesiliconingot,ribbonsiliconandfilmsilicon,andtheSistructurecharacteristicsofthesiliconpreparedbydifferentwayswereexpounded.Newcastingtech2nologiesformulticrystallinesiliconweresurveyedandprospected.
KeyWords:MulticrystallineSiliconIngot,RibbonSili2con,ThinFilmSilicon,CastingTechnologies
EffectsofPowerUltrasonicParametersontheSizeandMorphologyofPrimaryPhaseinSemi2solidA356AlloyZhuHongxia,WangJiaxuan,LiChun,XiongHong2miao(MaterialsScienceandEngineeringCollege,NanchangHangkongUniversity,Nanchang,China)2008,28(7)522～524
AbstractEffectsofpowerultrasonicparameters,in2cludingpower,beginningtemperatureandend2shapeofultrasonichorn,onsizeandmorphologyofprimaryphaseinsemi2solidslurryhavebeeninvestigatedbyapplyingpowerultrasoniconthetopofingot.There2sultsshowthatsizeandmorphologyofprimaryphaseinsemi2solidslurryarerefinedandspheroidizedwithincreasinginultrasonicpower.Thedesirablesizeandmorphologyofprimaryphasecanbeobservedwithplyingultrasonicat640℃.Meanwhile,2ultrasonichornhasobviouseffectshemorphologyofprimarypKeyWords:A356Alloyer,Semi2solid,PrimaryPhase,Ref,MicrostructureandMechanicalPropertiesofRheo2DieCastingYL112AluminumAlloyLuoXuequan1,GuoHongmin1,YangXiangjie2,LiuYanhua1(1.SchoolofMaterialsScienceandEngineering,NanchangUni2versity,Nanchang,China;2.SchoolofMechanicalandElectricalEngineering,NanchangUniversity,Nanchang,China)2008,28(7)525～527
AbstractMicrostructureandmechanicalpropertiesofrheo-diecastingYL112aluminumwereinvestigatedwithdiecastingsemi-solidbilletspreparedbyself-developedLSPSF(lowshearingpouringslopingform2ing)onDCC280horizontaldiecastingmachine.Theresultsindicatethatthediecastingswithdesirableme2chanicalpropertiesandlittledefectscanbeproducedwithrotatingspeedat90r/minandtiltingangularof25°aswellaspreheatingat550℃formouldandpou2ringat620℃.Furthermore,themechanicalproper2tiesofthediecastingscanbeimprovedafterheattreatment.
KeyWords:YL112AluminumAlloy,Semi2solidSlurry,Rheo2dieCasting,MechanicalProperties,Microstruc2ture
ProductionofLargeAl2SiAlloyPistonbyLowPressureCastingChenXianjun(WuhanInstituteofShipbuild2
ingTechnology,Wuhan,China)2008,28(7)527～528AbstractThepouringtemperature,mouldtempera2ture,mouldcoolingandcoatingaswellaspouringprocessoflargeAl2Sialloypistoninlowpressurecastingweredescribed.TheproductionefficiencyandqualityofAl2Sialloywith300mmindiameterscanmeettheproduction2volumerequirementswithpou2ringat640℃andfillingat01025MPaand0.4m/saswellasholdingpressureat0122～0125MPafor13～14min.
KeyWords:LargeAl2SiPiston,LowPressureCasting,Temperature,PouringProcess
EffectsofInjectionTemperatureonMicrostructureandMechanicalPropertiesofADC12AluminumAlloyinSu2perSlowSpeedDieCastingJiLianqing1,2,JiPeiying1,XiongShoumei2,MasayukiMurakami3,YoshihideMatsumoto3,ShingoIkeda3(1.CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,ZhengzhouUniversityofLightIndustry,Zhengzhou,China;2.DepartmentofMechanicalEngineering,TsinghuaUniversity,Bei2jing,China;3.TO&MetalCo.,Ltd.,,)(7)529～531
thesuperslowspeed(,effectsofpouringtempera2tpropertiesofADC12magnesiuminSSSdiecastingwereexaminedwithastandardtensiletestingspecimen.TheresultsshowthatthedensityofspecimeninSSSdiecastingishigherthanthatinconventionaldiecastingsatvariouspouringtemperatures.Thereexistsacriticalvalueforpouringtemperature,whichiscloselyrelatedtodietempera2tureandreleasingagent.Thedesirablepouringtem2peratureis700℃undertheSSScondition,andthedendriteprimaryα2Alphasecanbeobservedintheal2loyatthepouringtemperature.Comparedwiththatinthealloypouredathighertemperature,theprimaryandsecondarydendriticarmbecomesshorterintheal2loy,exhibitingbettertensileproperties.
KeyWords:AluminumAlloy,SSS,DieCasting,Pou2ringTemperature,MechanicalProperties,Microstruc2ture
PreparationofSteelTraversePlainDoubleEarbySqueezingCastingGuoWenlong1,XingShuming1,LiNan1,BaoPeiwei1,SunYongzhong2,WangLei2(1.SchoolofMechanicalandElectronControlEngineer2ing,BeijingJiaotongUniversity,Beijing,China;2.HengshuiBaoliElectricSystemCompany,Hengshui,China)2008,28(7)531～534
AbstractProductionofsteeltraverseplaindoubleearbyindirectionalcastingwasperformed,inwhichthehorizontalpartingwithfour2part2in2mouldwasadopt2ed.Liquidmetalwassqueezedtofillthecavityandso2lidifyformationbybottompunch,andthecastingswerepulledbythetoptraydrivingtheknockoutpinbasedontheupperpunchimpellingthetoptrayint
he
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