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半固态压铸件ADC12铝合金的可行性毕业论文外文翻译
半固态压铸件ADC12铝合金的可行性
1。
采矿和材料工程专业,工程学院,大学Songkla王子
2。
工业工程专业,工程学院,科技大学RajamangalaSrivijaya
3。
机械工程学系,工程学院,大学Songkla王子
2010年5月13日至2010年6月25日
文摘
研究半固态压铸件ADC12铝合金的可行性。
已经确定活塞速度受壁厚和固态粒度缺陷的影响。
研究表明缺陷是由缩松引起的。
在实验中,采用的是半固态浆料制备半固态gas-induced(GISS)的技术。
然后,液态金属被转移到压铸模具之中,模具和套筒温度分别保持在180C和250C结果表明,GISS制作的压铸模具松孔较小没有气泡微观结构均匀。
实验结果表明并可以推论,GISS是可行的,适用于ADC12铝压铸过程。
另外GISS可以改进性能比如减少孔隙度和增加组织均匀性。
关键词:
ADC12铝合金;半固态压铸;气体引起的半固态(GISS);流变铸造
第1章
在电子、航天、和建筑领域。
多年来一直使用铝制部件这些部件通常使用高压压铸过程大量生产。
压铸过程的优点在于实现了如生产效率高和生产小且复杂的工件压铸过程包括将铝液在高压下注入到一个模具型腔中。
金属液灌到模具型腔中,导致金属反应和铸造的过程中产生气孔。
因此,最终的结构部分充满气泡和氧化物夹杂。
此外,压铸件通常不能进行加工,由于这些缺陷的产生要进行阳极氧化、焊接、热处理,[1-4]。
来提高的压铸过程质量和性能因此在这里介绍了半固态金属技术。
大量的半固态压铸的研究报道,使用半固态压铸有助于改善产品性能和提高质量的压铸零件[5-7]。
半固态金属加工过程使用流变路线可以提供更高粘度的液体与更高的粘度,能够获得更少的湍流流动,这有助于减少空气孔隙度和氧化物夹杂在模具填充[5-7]。
此外,流变过程可以很容易被应用于传统的压铸模具的生产过程,只需要少量修改便可使效率提高[8]。
许多研究显示成功的半固态压铸与流变过程[7-12]。
然而,大多数的工作已经使用了A356,A357,ADC10铝合金。
尽管ADC12现已广泛用于压铸行业,但是还没有完整的研究的半固态成形铝合金已发表。
ADC12铝合金的好处是具有良好的流动性优秀的铸造性能和高机械性能。
不会导致气孔缺陷,通常也不会因为在高温下进行表面热处理而引起起泡和毛孔扩张[13-14]。
ADC12铝合金也因此被选中来研究半固态压铸过程。
a本研究的主要目标是其可行性
1)处理的铝合金半固态ADC12使用气体引起的半固态(GISS)技术和
2)半固态压铸的商业部分。
2试验
本研究中用到的材料是商业ADC12铝合金。
这种合金熔点温度是582度。
这种合金的共晶温度是572c.化学成分测试使用光谱仪(翻译)表1所示。
表1的化学成分铝ADC12合金(质量分数)
SiFeCuMnMgZn
11.880.931.750.120.070.78
TiCrNiPbSnAl
0.060.030.110.060.01Bal.
2.1半固态浆料制备
在这个实验中,坩埚中ADC12铝合金在通过电力炉加热到100摄氏度以上达到熔点温度(~680C).坩埚中大约200g的铝合金融化。
接下来,注入的氮气通过石墨扩散,熔融温度约为590摄氏度。
注入气体时间分别为5、10、15秒。
Fig.1显示实验全过程.在不同的注入时间里,利用快速淬火的方法对固体组分进行了分析.在一定的温度高冷却速率下能够观察到铜模具微观结构[1516]。
样品的微观结构从不同的流变铸造时间来计算固体部分。
用Photoshop和图像工具软件分析[16]。
图1示意图气体引起的半固态(GISS)过程
2.2压铸过程
铝液由GISS过程被转移到压铸机器。
这种压铸机具有80吨夹紧系统。
液态金属进入干套的温度保持在在250摄氏度。
液态金属进入压铸模具速度为0.05,0.1和0.2米/秒。
模具温度保持在180C。
原理图的GISS压铸过程图2所示。
在这项研究中,孔隙度、表面缺陷、表面疱、宏观和微观结构研究的样本。
总结本研究中所用的参数是表2所示。
图2中GISS压铸过程的示意图
2.3压铸成分分析
分析方法的简要描述如下。
1)孔隙度分析
样品的密度(DL)测定
DS是铝合金ADC12的标准密度密度为2.76克/立方厘米);DL是密度从Eq。
(1)。
2)表面缺陷和起泡的测试观察表面缺陷的样品是压铸过程之后进行的。
本研究中观察到的缺陷是冷关闭和起泡缺陷。
样品在浸泡480度12小时后进行评估。
3)宏观缺陷
样品的切面图见图3。
接下来,这些样品进行320、800和1200处理后观察宏观缺陷。
4)组织均匀性
使用光学显微镜不同部位的显微组织观察样品。
切削样品如A,B,C,D图所示。
然后准备金相分析用标准的研磨、抛光、蚀刻程序
表2总结本研究中使用的参数
Fig.3图流变增加时间部分
3的结果和讨论
从获得的结果表明,你将产生的条件下的流变铸造时间为5、10、15秒分别为固体组成部分的0.25%、6.33%和13.03%。
代表的微观结构在不同时期流变淬火样本显示在图4。
照片主要说明随a(白阶段)增加而增加的流变铸造时间
当固态粒度增加时浆料的粘度应该随之增加。
可以推论,在理想的固体状态下ADC12铝合金做成的半固态浆料在不同流变过程中使用GISS过程。
3.2压铸过程
一个代表性样本所产生的半固态
图4代表显微组织样品在不同时期流变铸造时间:
(一)5s;(b)10秒;(c)15秒
压铸过程如图5所示示例包括三个溢流槽,浇道,和一个手柄。
多数样品有完整的金属填充溢出和良好的表面光洁度。
只有样品和较高的固态粒度有冷隔缺陷如表3所示,代表样本与冷隔缺陷显示在图7。
图5的图片代表压铸部分
图7表面缺陷的铸造:
(a)浇不足;(b)冷隔
高固体分数引起的粘度泥浆更高。
薄膜(3毫米),高粘度泥浆很难流入模具,金属无法完全填补整个型腔。
此外,由于高固体组分凝固时间较短导致了冷隔缺陷的产生
3.3孔隙度分析
表3总结压铸的结果
M是浇不足,C是冷隔缺陷。
结果表明,样品所产生的液体压铸和半固态压铸过程的孔隙度大约分别为5%和1.7%。
图7样品孔隙度产生过程比较。
然而,在不同条件下半固态压铸样本的孔隙度大小和速度差异没有显著的不同。
图7的孔隙度在不同条件下的样本
总之在液态铸造中涡流的存在导致样品的气孔缺陷的产生相比之下,所有的半固态压铸的样品比液体压铸中由于涡流导致的孔隙度低。
式样因为较小的流动速度而产生较少的气孔
3.4Macrodefect分析
所有半固态压铸制作的样品都产生了缩松。
此外,气体样本中发现的气孔是压铸生产的液体所产生的,如表3所示。
缩松和气孔如Fig.8所示可以得出结论,缩松和气孔的尺寸较大影响宏观缺陷。
更大的开口可以帮助减少湍流和改善供料,这减少了缩松。
3.5表面起泡
表面起泡之后通过对大约一半的样本进行热处理解决问题。
这种缺陷主要存在于样品所产生的液体压铸和半固态压铸用的浇道口。
相反,当厚门是用于半固态压铸,只有样本编码SSM2-8和SSM2-9有缺陷,如表3所示,如图9所示。
总之,找到的缺陷的起泡在半固态压铸可以减少增加固态粒度的大小。
Fig.8宏观视图的横截面的样本:
(一)液体铸造
然而,固态粒度应该不会过高,因为它将很难注入到模具中。
3.6微观组织分析
代表微结构的样品生产的液态压铸和半固态压铸Fig.10所示。
在液体压铸过程中样品的显微结构呈现出树状。
半固态压铸过程中样本的微观结构包括原发性a相a相结构z在生长过程中使得模具的规,微观结构在位置A,B,C,D是相同的模越来越大,a相共晶转变由于冷却速度的增大而不断增大,观察组织均匀性的不同位置Fig.11所示。
获得的显微图说明
在样品表面如图泡:
(一)液态压铸;(b)SSM1-1;(c)SSM2-6
Fig.10样品的微观结构从液态压铸(a)和(b半固态压铸件)
Fig.11微观结构在不同位置的代表样本:
(一)点;(b)b点;(c)c点;(d)d点
4总结
1)使用气体引起的半固态工艺生产半固态ADC12
2)增加固态粒度的泥浆和孔隙度的收缩可以减少零件缺陷。
3)好的半固态压铸铸件需要合适的柱塞速度和固体分数浆。
4)铸造零件制作样品的微观结构是全国统一的。
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22052210。
附录C外文文献
Feasibilityofsemi-soliddiecastingofADC12aluminumalloy
S.JANUDOM1,T.RATTANOCHAIKUL1,R.BURAPA2,S.WISUTMETHANGOON3,J.WANNASIN1
1.DepartmentofMiningandMaterialsEngineering,FacultyofEngineering,PrinceofSongklaUniversity,HatYai,Songkhla,90112,Thailand;
2.DepartmentofIndustrialEngineering,FacultyofEngineering,RajamangalaUniversityofTechnologySrivijaya,Songkhla,90000,Thailand;
3.DepartmentofMechanicalEngineering,FacultyofEngineering,PrinceofSongklaUniversity,HatYai,Songkhla,90112,Thailand
Received13May2010;accepted25June2010
Abstract
Thefeasibilityofsemi-soliddiecastingofADC12aluminumalloywasstudied.Theeffectsofplungerspeed,gatethickness,andsolidfractionoftheslurryonthedefectsweredetermined.Thedefectsinvestigatedaregasandshrinkageporosity.Intheexperiments,semi-solidslurrywaspreparedbythegas-inducedsemi-solid(GISS)technique.Then,theslurrywastransferredtotheshotsleeveandinjectedintothedie.Thedieandshotsleevetemperatureswerekeptat180°Cand250°C,respectively.TheresultsshowthatthesamplesproducedbytheGISSdiecastinggivelittleporosity,noblisteranduniformmicrostructure.Fromalltheresults,itcanbeconcludedthattheGISSprocessisfeasibletoapplyintheADC12aluminumdiecastingprocess.Inaddition,theGISSprocesscangiveimprovedpropertiessuchasdecreasedporosityandincreasedmicrostructureuniformity.
Keywords:
ADC12aluminumalloys;semi-soliddiecasting;gasinducedsemi-solid(GISS);rheocasting
1Introduction
Formanyyearsaluminumpartshavebeenusedinseveralapplicationssuchasautomotive,electronic,aerospace,andconstructionfields.Thesepartsaregenerallyproducedinalargequantitybythehighpressurediecastingprocess.Severaladvantagesofdiecastingprocesshavebeenrealizedsuchashighproductionrateandtheabilitytoformsmallcomplexparts.Thediecastingprocessinvolvestheinjectionofliquidaluminumintoadiecavityunderhighpressures.Themetalstream“sprays”intothediecavity,causingmetalreactionandairentrapmentinsidethecasting.Therefore,thefinalpartshaveastructurewhichisfullofgasbubblesandoxideinclusions.Furthermore,pressurediecastingpartstypicallycannotbemachined,anodized,welded,andheattreatedbecauseofthesedefects[1−4].
Toimprovethequalityandpropertiesofthediecastingprocess,semi-solidmetaltechniquehasbeenintroduced.Alotofsemi-soliddiecastingstudieshavereportedthatusingsemi-soliddiecastinghelpstoimprovethepropertiesandincreasethequalityofdiecastingparts[5−7].Semi-solidmetalformingusingtherheocastingroutecanprovidehigherviscosityofthefluid.Withthehigherviscosity,lessturbulentflowcouldbeobtained,whichhelpstoreduceairporosityandoxideinclusionsduringthediefilling[5−7].Inaddition,arheocastingprocesscanbeeasilyappliedwiththeconventionaldiecastingprocessbecausethediecastingmachineonlyrequiresminormodifications[8].
Manyresearchstudieshaveshownsuccessesinthesemi-soliddiecastingwitharheocastingprocess[7−12].However,mostworkhaveusedtheA356,A357,andADC10aluminumalloys.DespiteADC12isusedwidelyinthediecastingindustry,nocompleteresearchaboutsemi-solidformingofthisaluminumalloyhasbeenpublishedyet.ThebenefitsofADC12aluminumalloyaregoodfluidity,excellentcastabilityandhighmechanicalproperties.Incontrast,itiseasytohaveturbulentflow,whichcausesporositydefect,anditcannotnormallybeheattreatedbecauseofthesurfaceblisterandtheporeexpansionathightemperatures[13−14].
TosolvetheproblemsofADC12aluminumalloy,asemi-soliddiecastingprocessisselectedtostudyinthiswork.Themainobjectivesofthisresearcharetostudythefeasibilityof1)thesemi-solidprocessingofADC12aluminumalloyusingthegasinducedsemi-solid(GISS)techniqueand2)thesemi-soliddiecastingofacommercialpart.
2Experimental
ThematerialusedinthisstudyiscommercialADC12aluminumalloy.Theliquidustemperatureofthisalloyis582°C.Theeutectictemperatureofthisalloyis572°C.Thechemicalcompositionmeasuredusingtheopticalemissionspectrometer(OES)isshowninTable1.
Table1.ChemicalcompositionofaluminumADC12alloy(massfraction,%)
SiFeCuMnMgZn
11.880.931.750.120.070.78
TiCrNiPbSnAl
0.060.030.110.060.01Bal.
2.1Semi-solidslurrypreparation
Inthisexperiment,anADC12aluminumalloywasmeltedinthegraphitecrucibleinanelectricalfurnaceatabout100°Cabovetheliquidustemperature(~680°C).Approximately200gofthemeltwastakenfromthecrucibleusingaladle.Next,thenitrogengaswasinjectedthroughagraphitediffuserintotheladlewhenthetemperatureofthemeltwasabout590°C.Thetimestoinjectthegaswere5,10
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