流動性試驗金屬模具設(shè)計及應(yīng)用范文

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摘要：流動性較差的合金在進行鑄造時，很難充型，會出現(xiàn)冷隔等相關(guān)漏洞。而為了解決此類現(xiàn)象，測試合金的流動性，相關(guān)研究者便針對性設(shè)計了金屬型流動性試驗模具。通過金屬型流動性試驗?zāi)＞?，能夠測量合金處于不同截面的流動性，并且成本耗費較低，操作也較為便捷。能夠直觀反映澆注溫度、流道截面模數(shù)等相關(guān)因素對流行性的影響，并且得出的分析結(jié)論能夠給金屬型鑄造設(shè)計提供有效的參考數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：流動性；鑄造；模具設(shè)計

引言

流動性是鑒定液態(tài)合金充滿型腔時，表現(xiàn)為形態(tài)完整、結(jié)構(gòu)清晰的鑄件能力，以此衡量合金性能的參數(shù)。通過采取澆注流動性試樣方法對合金的流動性進行有效的衡量。在流道截面澆注條件等均一致的情況下，對不同液態(tài)合金進行澆注時，凝固后試樣的長短決定了合金流動性是否良好[1]。砂型鑄造合金流動性試驗應(yīng)該嚴格按照相關(guān)指標進行鑄件，金屬型鑄造并未有較為明確的指標。液態(tài)合金處于金屬型流動時，其冷卻、凝固能力會更快，長期處于非穩(wěn)態(tài)流動以及熱傳輸時，流動性更加會受到合金以及相關(guān)模具溫度的影響，是較為復雜的過程，此外，對于合金實際流動性測量依然重要。

1合金流動性影響

隨著新材料的深入研究，相關(guān)技術(shù)的不斷完善和提高，針對精密鑄造、凈終成型等相關(guān)規(guī)范，合金流動性已經(jīng)進入了深層次研究[2]。根據(jù)相關(guān)資料顯示，多數(shù)高校對金屬型流動性進行的簡單的試驗，做出了簡易、精密等不同類型的裝置系統(tǒng)，測試方法也有所不同，優(yōu)缺點各異。金屬型的比熱容以及導熱系數(shù)等都較高，激冷、傳熱能力均高于砂型，由此分析，液態(tài)合金處于金屬型中的流動范圍會明顯縮短[3]。充型時，液態(tài)金屬和鑄型會發(fā)生反應(yīng)，形成熱交換，也是非穩(wěn)態(tài)流動過程。固定澆注環(huán)境下，流道會趨于水平，影響合金流動性因素諸多，分別為液態(tài)金屬、鑄型能卻能力等。

2金屬型流動性試樣和模具設(shè)計

2.1流動性設(shè)計

流動性試樣類型主要包括螺旋形、球形、楔形等諸多形狀。而因為螺旋試樣的結(jié)構(gòu)較為緊密，換言之其空間比較小，因此選擇螺旋形試樣為佳。模擬合金處于不同壁厚時其流動性分析，通過采用不同截面，長度為350mm。而根據(jù)相關(guān)坐標方程式確保充型時熱分布處于均衡狀態(tài)，可以得出在相同條件下，螺旋線長度和流道模數(shù)是呈正比關(guān)系。根據(jù)相關(guān)流道模數(shù)確定流道截面大小較為準確。為了使加工模具選擇簡便的刀具，應(yīng)該合理確定流道的寬度，并且給予倒角的考慮范圍，對流道高度進行科學的計算。所用的公式有：r（θ）=15+30θ/π[4]。

2.2分析金屬型流動性鑄造工藝

流動性的試驗應(yīng)該對澆注進行嚴格的要求，流道趨于水平置放，流動性的試樣其形狀較為簡單，分型面選處于試樣外表，整個試樣應(yīng)該處于鑄型中，確保鑄件不受到分型面等諸多因素影響，能有效提升其精度，降低上下型配置，利于鑄造以及模具制造。液態(tài)金屬在金屬型中流動時，散熱均勻，以此預防熱反應(yīng)的出現(xiàn)。流道下部應(yīng)該設(shè)置倒角，流道上方根據(jù)分型面的差異倒角也相應(yīng)進行調(diào)整。根據(jù)試樣的相關(guān)規(guī)范要求，對于鑄造的設(shè)計加工、起模斜度等都有較大的差異。金屬型散熱相對較快，散熱零件和澆冒口應(yīng)該凈化，直澆道設(shè)計屬于正中位置和流道相連，橫澆道以及內(nèi)澆道排除，并且直澆道有起冒口作用[5]。能盡可能使試樣簡單化，操作會更加簡便，每個流道流量布局以及溫度會更科學規(guī)范。

2.3金屬型流動性試樣鑄造模具

金屬型流動性試樣，下模和上模共同成型，零件空腔處于下模。澆冒口體系處于模具中心，主要是由澆口杯形成，上模直有澆道，下模有直澆道窩。澆口杯模以及上下模所使用的相關(guān)材料選擇H13，以此避免溫度降低過快，需要值得注意的是，下模應(yīng)防止鋼材料墊板，以此起到爐中預熱；澆口杯模具應(yīng)該和直澆道變?yōu)橐粋€整體，簡言之，便是澆口杯模具。通過模數(shù)的計算對直澆道、冒口予以明確。在進行鑄造過程中，確保充型壓頭的穩(wěn)定，當壓頭升高，流動性便會有較好的效果。直澆道高度多數(shù)處于直澆道模具上，部分位于上模板位置。便于鑄件的取拿，澆口杯模應(yīng)該處于垂直位置；上下模組成型腔，上模中間直澆道型腔對澆口杯模有著支撐的作用[6]。上下模水平輪廓是通過流動性試樣尺寸以及相關(guān)邊距予以明確。下模成型重要部件，其工作型腔形態(tài)和流動性試樣應(yīng)該相同。金屬液于直澆道底部有較強的作用，會形成渦流，因此應(yīng)該合理的對直澆道窩進行合理設(shè)計。

3模具使用結(jié)果

為了更加直觀分析使用效果，處于電阻爐環(huán)境熔化合金，電阻爐進行模具的相關(guān)預熱，澆注金屬型流動性試樣，通過游標卡尺對長度進行有效地測量。澆注溫度處于700℃時，在模具不預熱、200℃預熱、300℃預熱三種情形下進行相關(guān)監(jiān)測。根據(jù)實驗可以分析，基于不同流動截面時，模具處于預熱狀態(tài)進行相關(guān)澆注，其合金流動性明顯提升，并且預熱溫度和流動性有著直接聯(lián)系，當預熱溫度增加，其流動性也會較好。液態(tài)金屬在金屬型流動時，和模具處于熱交換反應(yīng)，而模具預熱能有有效使溫度降低的速度減緩，提高液態(tài)金屬流動時間，進而提升流動性。模具處于300℃時，通過700、740、800℃不同溫度對其進行澆注試驗，根據(jù)試驗表明，澆注溫度偏高時，液態(tài)金屬降溫會釋放較多的能量，進而促進流動時間延長，并且處于高溫中的金屬其粘粘度會有明顯的降低，合金流動性自然提高。根據(jù)試驗根系，模數(shù)和合金流動性也有直接影響，其模數(shù)越大，合金流動性時間也會較長。金屬型鑄造散熱較快以及相關(guān)熱傳輸?shù)戎T多因素都會對合金流動性有主要的影響。液態(tài)合金在進行充型，隨著其溫度的降低，降溫速度和冷卻能力都有著聯(lián)系，而出現(xiàn)的降溫現(xiàn)象會導致液態(tài)合金粘粘度明顯增加。當溫度處于液相線下方。合金會有固相情況產(chǎn)生，流道外表凝固較薄的合金，而流道若是變得狹窄，其流動性也會有所下降。固液混合物其流動性也會相應(yīng)的下降。流動固相趨于臨界點。就會組成網(wǎng)絡(luò)，具有一定的連續(xù)性，而其壓力并不能避免網(wǎng)絡(luò)的限制，就會形成堵塞，進而流動性下降并且停止。

4結(jié)語

通過進行相關(guān)金屬型試樣試驗，盡可能減少成本耗費，試樣設(shè)計操作雖然較為簡便，但是相關(guān)結(jié)果數(shù)據(jù)是嚴格按照相關(guān)規(guī)定進行，數(shù)據(jù)具有一定的科學性。根據(jù)金屬型流動性試驗?zāi)＞哌M行相關(guān)數(shù)據(jù)分析，通過流道大小、澆注時的溫度以及相應(yīng)的預熱溫度對合金處于金屬型的流動性展開了相關(guān)的研究工作。而根據(jù)大量數(shù)據(jù)以及相關(guān)資料表明，流道模數(shù)、澆注溫度以及預熱溫度對其流動性都有直接影響，細致分析，流道模數(shù)越高，合金在金屬型環(huán)境中的流動性較好；澆注溫度越大，合金在金屬型里流動性也越好；預熱溫度越高，也會提高合金在金屬型里的流動性。通過相關(guān)試驗以此給金屬型鑄造提供有效的數(shù)據(jù)參考。

參考文獻：

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[3]劉雅蕓，黃放，崔曉斌，等.基于UG的葉輪分體式熔模鑄造的模具設(shè)計[J].特種鑄造及有色合金，2016，36（10）：1077-1079.

[4]龔偉，白朝中.發(fā)動機缸蓋快速砂型鑄造工藝與模具設(shè)計[J].模具工業(yè)，2017，43（6）：53-56.

[5]苗秋玲，杜林芳.發(fā)動機汽缸體鑄造模具設(shè)計中ProE軟件的應(yīng)用[J].熱加工工藝，2016（3）：66-67.

[6]張偉.基于模擬技術(shù)的鋁合金高壓鑄造模具及工藝的設(shè)計方法[J].鑄造工程，2016，40（4）：17-20.

作者：李海亭 郭海軍 程俊峰 鄧志陽 單位：濱州渤?；钊邢薰?/p>