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流动性试验金属模具设计及应用

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摘要:流动性较差的合金在进行铸造时,很难充型,会出现冷隔等相关漏洞。而为了解决此类现象,测试合金的流动性,相关研究者便针对性设计了金属型流动性试验模具。通过金属型流动性试验模具,能够测量合金处于不同截面的流动性,并且成本耗费较低,操作也较为便捷。能够直观反映浇注温度、流道截面模数等相关因素对流行性的影响,并且得出的分析结论能够给金属型铸造设计提供有效的参考数据。

关键词:流动性;铸造;模具设计

引言

流动性是鉴定液态合金充满型腔时,表现为形态完整、结构清晰的铸件能力,以此衡量合金性能的参数。通过采取浇注流动性试样方法对合金的流动性进行有效的衡量。在流道截面浇注条件等均一致的情况下,对不同液态合金进行浇注时,凝固后试样的长短决定了合金流动性是否良好[1]。砂型铸造合金流动性试验应该严格按照相关指标进行铸件,金属型铸造并未有较为明确的指标。液态合金处于金属型流动时,其冷却、凝固能力会更快,长期处于非稳态流动以及热传输时,流动性更加会受到合金以及相关模具温度的影响,是较为复杂的过程,此外,对于合金实际流动性测量依然重要。

1合金流动性影响

随着新材料的深入研究,相关技术的不断完善和提高,针对精密铸造、净终成型等相关规范,合金流动性已经进入了深层次研究[2]。根据相关资料显示,多数高校对金属型流动性进行的简单的试验,做出了简易、精密等不同类型的装置系统,测试方法也有所不同,优缺点各异。金属型的比热容以及导热系数等都较高,激冷、传热能力均高于砂型,由此分析,液态合金处于金属型中的流动范围会明显缩短[3]。充型时,液态金属和铸型会发生反应,形成热交换,也是非稳态流动过程。固定浇注环境下,流道会趋于水平,影响合金流动性因素诸多,分别为液态金属、铸型能却能力等。

2金属型流动性试样和模具设计

2.1流动性设计

流动性试样类型主要包括螺旋形、球形、楔形等诸多形状。而因为螺旋试样的结构较为紧密,换言之其空间比较小,因此选择螺旋形试样为佳。模拟合金处于不同壁厚时其流动性分析,通过采用不同截面,长度为350mm。而根据相关坐标方程式确保充型时热分布处于均衡状态,可以得出在相同条件下,螺旋线长度和流道模数是呈正比关系。根据相关流道模数确定流道截面大小较为准确。为了使加工模具选择简便的刀具,应该合理确定流道的宽度,并且给予倒角的考虑范围,对流道高度进行科学的计算。所用的公式有:r(θ)=15+30θ/π[4]。

2.2分析金属型流动性铸造工艺

流动性的试验应该对浇注进行严格的要求,流道趋于水平置放,流动性的试样其形状较为简单,分型面选处于试样外表,整个试样应该处于铸型中,确保铸件不受到分型面等诸多因素影响,能有效提升其精度,降低上下型配置,利于铸造以及模具制造。液态金属在金属型中流动时,散热均匀,以此预防热反应的出现。流道下部应该设置倒角,流道上方根据分型面的差异倒角也相应进行调整。根据试样的相关规范要求,对于铸造的设计加工、起模斜度等都有较大的差异。金属型散热相对较快,散热零件和浇冒口应该净化,直浇道设计属于正中位置和流道相连,横浇道以及内浇道排除,并且直浇道有起冒口作用[5]。能尽可能使试样简单化,操作会更加简便,每个流道流量布局以及温度会更科学规范。

2.3金属型流动性试样铸造模具

金属型流动性试样,下模和上模共同成型,零件空腔处于下模。浇冒口体系处于模具中心,主要是由浇口杯形成,上模直有浇道,下模有直浇道窝。浇口杯模以及上下模所使用的相关材料选择H13,以此避免温度降低过快,需要值得注意的是,下模应防止钢材料垫板,以此起到炉中预热;浇口杯模具应该和直浇道变为一个整体,简言之,便是浇口杯模具。通过模数的计算对直浇道、冒口予以明确。在进行铸造过程中,确保充型压头的稳定,当压头升高,流动性便会有较好的效果。直浇道高度多数处于直浇道模具上,部分位于上模板位置。便于铸件的取拿,浇口杯模应该处于垂直位置;上下模组成型腔,上模中间直浇道型腔对浇口杯模有着支撑的作用[6]。上下模水平轮廓是通过流动性试样尺寸以及相关边距予以明确。下模成型重要部件,其工作型腔形态和流动性试样应该相同。金属液于直浇道底部有较强的作用,会形成涡流,因此应该合理的对直浇道窝进行合理设计。

3模具使用结果

为了更加直观分析使用效果,处于电阻炉环境熔化合金,电阻炉进行模具的相关预热,浇注金属型流动性试样,通过游标卡尺对长度进行有效地测量。浇注温度处于700℃时,在模具不预热、200℃预热、300℃预热三种情形下进行相关监测。根据实验可以分析,基于不同流动截面时,模具处于预热状态进行相关浇注,其合金流动性明显提升,并且预热温度和流动性有着直接联系,当预热温度增加,其流动性也会较好。液态金属在金属型流动时,和模具处于热交换反应,而模具预热能有有效使温度降低的速度减缓,提高液态金属流动时间,进而提升流动性。模具处于300℃时,通过700、740、800℃不同温度对其进行浇注试验,根据试验表明,浇注温度偏高时,液态金属降温会释放较多的能量,进而促进流动时间延长,并且处于高温中的金属其粘粘度会有明显的降低,合金流动性自然提高。根据试验根系,模数和合金流动性也有直接影响,其模数越大,合金流动性时间也会较长。金属型铸造散热较快以及相关热传输等诸多因素都会对合金流动性有主要的影响。液态合金在进行充型,随着其温度的降低,降温速度和冷却能力都有着联系,而出现的降温现象会导致液态合金粘粘度明显增加。当温度处于液相线下方。合金会有固相情况产生,流道外表凝固较薄的合金,而流道若是变得狭窄,其流动性也会有所下降。固液混合物其流动性也会相应的下降。流动固相趋于临界点。就会组成网络,具有一定的连续性,而其压力并不能避免网络的限制,就会形成堵塞,进而流动性下降并且停止。

4结语

通过进行相关金属型试样试验,尽可能减少成本耗费,试样设计操作虽然较为简便,但是相关结果数据是严格按照相关规定进行,数据具有一定的科学性。根据金属型流动性试验模具进行相关数据分析,通过流道大小、浇注时的温度以及相应的预热温度对合金处于金属型的流动性展开了相关的研究工作。而根据大量数据以及相关资料表明,流道模数、浇注温度以及预热温度对其流动性都有直接影响,细致分析,流道模数越高,合金在金属型环境中的流动性较好;浇注温度越大,合金在金属型里流动性也越好;预热温度越高,也会提高合金在金属型里的流动性。通过相关试验以此给金属型铸造提供有效的数据参考。

参考文献:

[1]田晓光.基于DEFORM软件模拟的铝合金挤压模具优化设计[J].铸造技术,2016(6):1273-1276.

[2]丁韧,吕野楠,王家宣.凹模下压式挤压铸造工艺及模具设计[J].铸造技术,2016(2):386-388.

[3]刘雅芸,黄放,崔晓斌,等.基于UG的叶轮分体式熔模铸造的模具设计[J].特种铸造及有色合金,2016,36(10):1077-1079.

[4]龚伟,白朝中.发动机缸盖快速砂型铸造工艺与模具设计[J].模具工业,2017,43(6):53-56.

[5]苗秋玲,杜林芳.发动机汽缸体铸造模具设计中ProE软件的应用[J].热加工工艺,2016(3):66-67.

[6]张伟.基于模拟技术的铝合金高压铸造模具及工艺的设计方法[J].铸造工程,2016,40(4):17-20.

作者:李海亭 郭海军 程俊峰 邓志阳 单位:滨州渤海活塞有限公司

流动性试验金属模具设计及应用责任编辑:张雨    阅读:人次