【正文】 將造好的砂型自然硬化干燥后，在砂型型腔內(nèi)部表面涂上醇基涂料，涂好后點(diǎn)燃干燥。其過程如下圖39所示： （a） 合箱 （b） 畫線（c） 合箱完成的鑄型圖39 合 箱(3)鋁合金的熔煉圖310 鋁合金錠的重熔鋁合金的熔煉，可有三種作業(yè)方法：①常規(guī)熔煉作業(yè)②合金錠重熔法③一次熔煉法。鑄型放好后，在鑄型上面放上一塊石棉，再用鋼板和螺栓將其固定壓緊。圖314控制軟件的參數(shù)設(shè)置界面對于一個(gè)新型號鋁合金鑄件,第一次生產(chǎn)很難確定其最佳工藝參數(shù),可將每次生產(chǎn)使 用的工藝參數(shù)及控制參數(shù)全部保存起來,經(jīng)長 期生產(chǎn)實(shí)踐對比確定其最佳工藝參數(shù)。一般來說用機(jī)械式振動除砂機(jī)來除砂和專用的切割機(jī)床來切割多余的澆口，但由于實(shí)驗(yàn)室條件所限，所以鑄件的清理和切澆口都需要人工清理。在XJP100型光學(xué)金相顯微鏡觀察并拍取照片，這些樣品的顯微組織如下圖316和圖317所示： 圖316 低壓鑄造鋁合金顯微組織圖317 重力鑄造鋁合金顯微組織 從以上的顯微組織圖像中可以看出：低壓鑄造的鋁合金鑄件的組織比重力鑄造的鋁合金鑄件的組織致密，使其具有更好的機(jī)械力學(xué)性能。它主要包括前處理、模擬運(yùn)算、后處理、熱物性數(shù)據(jù)庫等多個(gè)功能模塊和其它輔助功能；其中前處理包括網(wǎng)格剖分、數(shù)據(jù)準(zhǔn)備等；模擬運(yùn)算包括流場計(jì)算、溫度場計(jì)算、縮孔縮松預(yù)測、鑄鋼熱裂預(yù)測、微觀組織模擬等；后處理包括計(jì)算結(jié)果三維動態(tài)顯示等。這一過程都集成在了模擬軟件里。首先根據(jù)低壓鑄造工藝設(shè)計(jì)中的原則和鑄件實(shí)際尺寸，利用三維造型工具Pro/Engineer對鑄件和澆注系統(tǒng)進(jìn)行三維實(shí)體造型，如圖41所示。(3)，然后利用模擬系統(tǒng)的網(wǎng)格剖分模塊進(jìn)行有限差分網(wǎng)格自動剖分。然后根據(jù)前面的計(jì)算確定充型過程工藝參數(shù)，并選擇鑄造充型過程對鑄件的最終質(zhì)量起著決定性的作用，許多鑄造缺陷，如澆不足、冷隔、卷氣、氧化夾渣乃至縮松、縮孔等都與鑄造的充型過程密切相關(guān)，利用Viewcast軟件能夠較為準(zhǔn)確的表達(dá)充型過程和缺陷生成過程，這對于優(yōu)化充型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，避免充型不合理引起的鑄造缺陷具有重要的意義。t=，金屬液由升液管通過橫澆道進(jìn)入內(nèi)澆道，如圖42(e)；t=，金屬液由內(nèi)澆道均勻充填型腔，液面平穩(wěn)上升，如圖42(f)；t= s時(shí)，金屬液完全充滿型腔，充型過程結(jié)束，如圖42(i)。沒有明顯的液相起伏、飛濺。此計(jì)算后可以查看凝固過程的縮孔、縮松的分布等如圖43所示。（2）經(jīng)過實(shí)驗(yàn)澆注可以證明，低壓鑄造獲得的鑄件成形性好，有利于形成輪廓清晰、表面光潔的鑄件。（5）通過觀察實(shí)驗(yàn)獲得的鑄件的顯微組織，證明低壓鑄造獲得的鑄件組織致密，力學(xué)性能好。參考文獻(xiàn)[1] 羅庚生，張忠忠，呂有綱．低壓鑄造[M]．北京：國防工業(yè)出版，1989[2] 張鵬飛．低壓鑄造輪轂[J]．特種鑄造及有色合金，1995，(6)：510[3] DJohn Rutherford．ZA Alloy Die Casting．ZA Casting Alloys Conference Proceeding[J]．Michigan，1985：33～36[4] 唐劍，黃平，牟大強(qiáng)等．鋁合金熔鑄技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]．鋁加工，2001，24(4)：5～10[5] 李英男．大型鋁合金鑄件低壓鑄造[J]．低壓鑄造國外譯文集，1978：3798[6] 趙振華．低壓鑄造氣缸蓋461加上性能的研究[D]．哈爾濱：哈爾濱理T大學(xué)，2007：[7] :機(jī)械工業(yè)出版社,2001[8] ,2005,(1):1314[9] ,1999,(8):7881[10] 李永保, 柳百成,1996,(3):4042[11] ,1995(2):1119[12] 董秀琦,王冬,:兵器業(yè)出版社,1995. [13] 王冬,1996(2):13[14] 韓寶剛．鋁合金加壓凝固的補(bǔ)縮行為．鑄造，1991(12)致 謝本文是在王狂飛老師和歷長云老師的悉心指導(dǎo)下完成的。值此論文完成之際，謹(jǐn)向王老師、歷老師幾個(gè)月來的辛勤培養(yǎng)表示崇高的敬意和衷心的感謝!同時(shí)感謝材料學(xué)院所有的老師和領(lǐng)導(dǎo)!感謝我的同組成員李進(jìn)寶、程攀峰、聞小濤等在學(xué)習(xí)上對我的關(guān)心和鼓勵，同時(shí)河南理工大學(xué)材料物理冶金研究所全體成員嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、團(tuán)結(jié)協(xié)作的攻關(guān)精神，都在潛移默化地影響著我，我將使我受益終生。在紛雜的塵世里，為自己留下一片純靜的心靈空間，不管是潮起潮落，也不管是陰晴圓缺，你都可以免去浮躁，義無反顧，勇往直前，輕松自如地走好人生路上的每一步3. 花一些時(shí)間，總會看清一些事。努力過后，才知道許多事情，堅(jiān)持堅(jiān)持，就過來了。只有你自己才能把歲月描畫成一幅難以忘懷的人生畫卷。歲月是有情的，假如你奉獻(xiàn)給她的是一些色彩，它奉獻(xiàn)給你的也是一些色彩。有時(shí)候覺得自己像個(gè)神經(jīng)病。謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給所有關(guān)心、支持和幫助過我的老師、同學(xué)和親人!1. 若不給自己設(shè)限，則人生中就沒有限制你發(fā)揮的藩籬。感謝米老師在這段時(shí)間以來為我所做的一切和給予我指導(dǎo)、幫助。（7）通過砂型低壓鑄造實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，其過程復(fù)雜，效率低。（4）在低壓鑄造實(shí)驗(yàn)澆注中，澆注工藝參數(shù)的選擇，對于鑄件的成型和質(zhì)量有著非常重要的影響。結(jié)論本文通過實(shí)驗(yàn)澆注和Viewcast軟件的數(shù)值模擬相互驗(yàn)證了低壓鑄造在鋁合金帶輪的生產(chǎn)中比重力鑄造所具有的優(yōu)點(diǎn)，在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中有如下結(jié)論：（1）在鋁合金砂型低壓鑄造實(shí)驗(yàn)澆注中，砂型采用的是樹脂自硬砂，其透氣性好。充型過程計(jì)算后，根據(jù)充型后的溫度場、應(yīng)力場等計(jì)算鑄件的凝固過程。金屬液在壓力作用下由型腔底部逐層向上順序充填鑄型型腔。如圖42所示。鑄件的材料選用ZL101A，砂型的材質(zhì)選擇樹脂砂。它是采用參數(shù)化設(shè)計(jì)的、基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型，對于設(shè)計(jì)者來說是更自然，更直觀；Pro/Engineer還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件。前處理的主要工作是在計(jì)算域內(nèi)進(jìn)行鑄件鑄型的三維實(shí)體造型，然后在Viewcast軟件中導(dǎo)入實(shí)體造型文件。以下是利用實(shí)驗(yàn)室的模擬軟件Viewcast對鋁合金帶輪進(jìn)行充型模擬。Viewcast是基于有限體積法，用于模擬計(jì)算鑄件充型和凝固的應(yīng)用軟件。對每個(gè)試樣鑲嵌以便于磨金相，先用粗砂紙將晶相表面抹平，然后每個(gè)試樣依次經(jīng)過400，800，1200，2000金相砂紙上研磨→水沖洗→拋光→水沖洗→酒精棉球清洗→烘干→侵蝕→水沖洗→酒精棉球清洗→烘干。本次實(shí)驗(yàn)澆注共設(shè)置四種不同的參數(shù)如表31所示，在澆注最后還需進(jìn)行一組重力澆注，以方便進(jìn)行對比。不同的反重力鑄造方法需要用到不同的加壓工藝參數(shù),低壓、差壓和調(diào)壓鑄造方法共涉及到同步壓力、升液壓力、充型速度、結(jié)殼時(shí)間和結(jié)晶時(shí)間等13個(gè)不同的工藝參數(shù),這些工藝參數(shù)的選取和取值對鑄件的內(nèi)部組織和表面粗糙度有著重要的影響,從而決定鑄件的品質(zhì)。其過程如下圖310和311所示： （a） 精煉劑 (b) 精煉除氣圖311 鋁合金的精煉(1)升液管和鑄型放置 將預(yù)熱好的升液管放入坩堝內(nèi)，然后將合箱好的鑄型倒置放在升液管口前，需要在升液管口上下二個(gè)端面放置密封圈片。并將澆冒口所在的面整成水平面，然后在鐵箱上畫十字線，將澆冒口的位置定位，防止在澆注時(shí)澆冒口與升液管口錯(cuò)開，使?jié)沧⑹?，同時(shí)在上端蓋上畫十字線，將升液管口定位，是鑄型安放方便，以方便澆注。而在將坩堝涂料刷在盛鋁合金液工具表面后，需要經(jīng)過烘烤干燥后，才能使用。其過程如圖36所示： （a）樹脂的稱重 (b)固化劑的稱重 (c)加入樹脂進(jìn)行首次混合 (d)在混合均勻的砂中加入固化劑 (e)再次進(jìn)行混合 (f)最終混合均勻的用砂圖36 型砂的混合（2）造型這次手工造型的方法是兩箱分開模造型，當(dāng)鑄件用整體模不能方便起模時(shí)，將模樣沿最大截面處分開，一半模樣在下箱，一半模樣在上箱，其過程如下圖37所示： （a） 造芯 （b）造下型 (c)造上型 （d）敞箱，起模，開澆口圖37 砂型的制作（1）刷涂料和升液管的預(yù)熱在低壓鑄造中主要用到二種涂料，一種涂到砂型型腔和砂芯表面的醇基涂料；一種涂到盛鋁合金液工具表面的坩堝涂料。手工造型操作靈活，模樣等工藝裝備簡單，無論鑄件尺寸大小、復(fù)雜程度及合金的種類如何，都能適應(yīng)。電控系統(tǒng)運(yùn)行操作時(shí),控制軟件根據(jù)選定的低壓鑄造、差壓鑄造或調(diào)壓鑄造功能,調(diào)用相應(yīng)的子控制程序。采用此類上下罐式結(jié)構(gòu)不僅易于滿足低壓鑄造、差壓鑄造及調(diào)壓鑄造的硬件條件,而且結(jié)構(gòu)簡單,便于操作,安全可靠,其實(shí)體如下圖32所示： (a) 下壓力罐 (b) 保溫爐 (c) 上壓力罐 (d) 坩堝(e) 升液管圖32 實(shí)驗(yàn)設(shè)備多功能氣路控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)低壓、差壓、調(diào)壓一體化反重力鑄造裝備氣路切換及壓差控制調(diào)節(jié)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,主要由高性能數(shù)字式組合閥、氣動截止閥減壓閥、截流閥、手動截止閥、儲氣罐及真空緩沖罐等組成,如圖33和圖34所示: 圖33 多功能氣路控制系統(tǒng) 圖34 空氣壓縮機(jī)圖35 反重力鑄造電控系統(tǒng)電控系統(tǒng)主要分為強(qiáng)電控制和弱電控制兩部分。上下壓力罐及中隔板之間采用齒嚙式鎖緊機(jī)構(gòu),以往復(fù)式液壓油缸組成的鎖緊液壓系統(tǒng)作為鎖緊驅(qū)動力,避免了以往采用氣缸鎖緊時(shí)存在鎖緊力不足、鎖緊不易到位的缺點(diǎn)。其實(shí)驗(yàn)材料如下圖31所示：（a）石英砂 (b) 堿性酚醛樹脂 (c) 固化劑(多元醇的羥酸酯） (d) 砂箱 (e) 模型 (f) 芯盒圖3－1 實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)室所采用的是多功能反重力鑄造設(shè)備,其可以分別進(jìn)行低壓、調(diào)壓、差壓鑄造。由于低壓鑄造中，液態(tài)金屬是在壓力作用下充型的，因而充型能力高于一般的重力澆注，而且，因澆注在密封狀態(tài)下進(jìn)行，液態(tài)金屬熱量散失較慢，所以其澆注溫度可比一般的鑄造方法