机械毕业设计英文外文翻译532以废铝为材料的制动盘和叶轮砂型铸造.doc
机械毕业设计英文外文翻译532以废铝为材料的制动盘和叶轮砂型铸造
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机械毕业设计英文外文翻译532以废铝为材料的制动盘和叶轮砂型铸造,机械毕业设计英文翻译
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毕业设计 (论文 )外文资料翻译 系 部： 机械工程系 专 业： 机械工程及自动化 姓 名： 学 号： 外文出处： J.of the Braz. Soc. of Mech. & Eng. July-September 2003, No.3/255 附 件： 1.外文资料翻译译文； 2.外文原文。 指导教师评语： 结合毕业设计课题查找相关资料，完成翻译。译文语句通顺，专业词汇准确，编排符合规范和毕业设计相关要求。翻译质量优。 签名： 年 月 日 注： 请将该封面与附件装订成册。 (用外文写 ) nts附件 1：外文资料翻译译文 以 废 铝 为材料的 制动盘和叶轮 砂型铸造 Matthew S. ABOLARIN Oluwafemi A. OLUGBOJI Oladeji A. OGUNWOLE 尼日利亚尼日尔 州 明 那市 联邦技术大学机械工程系 摘要 ： 叶轮叶片和制动盘 是利 用砂型铸造方法生产 的。 两 种 木 模以 必要 余量配 合 使用。借助环保技术 和成形 方法，并 利用当地现有的材料来 制造 模具 。 铝废料 也可以作为铸造材料 。 利用 熔炉 熔化铝废料 ， 最后 将 熔融 的 金属浇注 到砂模内，便可 以获得 叶轮和制动盘。 在铸件的清理工作完成 之后，所得的 两个铸件 质 量 良好。 根据 铸件 的 产量 统计，有 73.59的叶轮叶片和 85.1的制动盘 能够符合要求 ， 这表明 这种铸造方法是可行的 。 关键词 ： 叶轮叶片 制动盘 环保 成型 熔炉 1 导言 制动盘与叶轮 制动 盘 是一种 可以减 慢车轮 转速 或 让车轮 停止转动的装置。 一个完整的制动盘通常由铸铁或 如 碳 、纤维或 硅胶 等 复合材料 制作成的 ， 它的用途 是连接车轮或轴。在制动盘的工作过程中，是靠摩擦力来减慢 车轮 转速或让车轮停止转动。因此 刹车皮（安装在 称之为 制动钳 上的 装置） 使用耐 摩擦 性能较好的 材料 制成。在 液压 、 气动或电磁 的作用下受到 机械 力的作用 ， 并与 盘 面产生较 大的摩擦力 。 在 摩擦 力 的 作用下可以减 慢车轮 转速 或 让车轮 停止转动。 叶轮 一般安装在管状装置内 ， 可以 增加流体 的 压力和 提高流体的 流量。 水泵叶轮 可 旋转 的 叶轮是离心泵 的 组成部分，通常 是由铸 铁，钢，铝或塑 料等材料 制成的 。由 马达驱动 叶轮 旋转 ，将 流体 以 中心向外 以很高 的加速 度抛出 。叶轮 工作时的压力能转换为流体的动能 ， 但是只有在 泵套管 内才存在较大的压力，从而使流体获得较大的速度 。 一般来说， 叶轮 由一个较短的通孔 （称为眼）， 流体从一侧流入，从另一侧流出。 叶片 在 径向 方向上给 流体 施加力 ， 并绕一个中心 轴 转动 。 nts模具 成型 模具 成型是 一 种以与零件外形一致的模型模架为基础对工件进行 生产 的 过程 。模具 有 一个中空 的型腔，在它的型腔内可以 充满液体 ，如熔融的 塑料 、 玻璃 、 金属或 陶瓷 材 料。液体 流入 模具内 并充满型腔 ， 得到零件的实际形状 。模具 与铸造的概念并不相同 。 铸造 铸造是指 将 熔融 的 金属 液体注 入 到 模具中 ， 冷却固 化后得到 理想形状 零件的成型方法 。 当然， 主要的铸造方法包括：砂型铸造， 在砂型铸造中将 液体倒入一个 由金刚 砂料制造的具有一定形状的 模 具中；模具 铸件 ， 其中模腔 是由经过 加工 的 金属内块 组成；也 可用 如 离心铸造 等方法 加工 。型砂有一个相当低 的 导热系数， 可以 使砂型 中的 液态金属凝固缓慢 ，这是由型砂的 晶粒粗 细所决定的。 当然 ， 使 用 金属模具 也许更 合适， 可以使零件 获得 更 细 的 晶 体 结构。 金属铸件 是 现代化的机器和运输车辆 的 重要 组成部分 。 以 拖拉机 为例，通过 铸造 得到的 金属零件 的 比重超过百分之九十 。在 汽车发动机 上，这一比例 超过 了 百分之五十。总之，铸造提供了一个改善 零件或部件 力学性能 的好的方法 。 以 铝 作为材料是 因为 铝在 铸造生产 有着 良好的机械性能， 比 如 有着 良好的表面 粗糙 度 ， 重量轻，不易被 氧化， 塑性较好 ， 具有 耐腐蚀性 等其他优点 。 本篇论文 涉及 利用环保 砂 模 铸造制动盘和叶轮叶片， 其成本并 不是太昂贵， 其 尺寸精度 也 并不 须 太 精确 。 由于熔融的 铝合金 具有 流动性和良好的物理特性 ，因此被广泛使用。 2 理论分析 砂 型 铸造 可以用于 有色金属和非有色金属合金 ， 但 特别 适用于 大吨位的铸 件 。有色合金的铸造 中 包括铸铁和铸钢。一般非有色金属合金铸造 使用的是 铝 制的模架 ， 或由 铜镁基合金 的模架 。合金的温度范围 控制在 450 至 680之间 。 在 熔炼和浇注 的 过程中 ，将 金属熔融 的 准备 工作是将材料在 熔炼炉 内在适当的温度 下进行的 ， 之后将 熔融 的 金属浇注 到加工好的 模具 中 。 在整个过程中， 熔化炉的动作 包括 融炉 的抬起与融化 炉 的 倾斜。 对于较特殊 的铸 造合金 ， 浇注 时的 温度 要高于其液体的温度。 超高温度的选 择 是根据对 金属 的 结构和力学性能 的 影响 决定的 ， 另外还有其他因素，如 铸 件 的厚度， 铸造 金属 的壁厚 等 。影响 模具材料物理性能 有 温度 和模具材料的初始温度， 及 在 模具 中 搅拌铁水的 力等 其他因素。铝合金 的nts浇注温度 一般 为 680 -700 ， 对于 铜和黄铜 材料，温度一般是在 是 1000 -1200 ，镁合金是 在 700-800 ，钢是 1520 -1620 ， 铸铁 则 是 在 1300-1450 。 3 材料和方法 3.1 材料的使用 直径 为 260mm， 厚度 为 15mm 的 制动盘和直径 为 146mm， 厚度 为 5mm 的 叶轮分别使用 以下材料 的 铸 造 ： 模型 材料，模具材料，铝废料。 a) 模型 材料 利用先进的成型绘图方法可以完成木制模型的 虚拟设计 。硬 制 木材（ 如 桃花心木） 可 用于生产叶轮 的模型 。该叶轮 模型 从木材最初的尺寸 200mm-150mm， 考虑到间隔 的空间 ， 每个模型的具体深度可以在绘图 设计 时根据实际情况修改 。 对于 叶轮片 盘， 用 两个 32mm 32mm 见方， 每 个 厚 度在 2mm 的 胶合板 钉 起来并 粘和在一起。 以 胶合板边 为 对角线 ，在其中间 开 一个 半径 为 140cm 的 一个圆 孔 。硬木的 尺 寸为 16cm 1cm，厚度为 3cm，并将它们以 胶合板 为 中心粘钉在 一起， 并 在距离6.7cm 处 钻 一个圆 孔。 油灰可以被 用来填补所有 模型的缺陷之处 ， 可修补 粗糙 的 边缘， 在修补工作完成 后， 将 木材 刷上漆 。 b) 模具材料 该模具 为环保 砂 模 ， 其中 所 使 用 的 材料 如下 ：石英砂， 黏 土和水。 组成石英砂的 化合物 是 二氧化硅，也称为硅，是一种硅 元素的 氧化 物，其 化学公式 是 SiO2。人们 自古以来 就 已经知道 它有着很高的 硬度 。 硅最常 见的存在形式是 砂或石英，以及硅藻 的 细胞壁 中 。大多数的玻璃和如混凝土这 样的材 料的 主要组成 元素就是硅 。二氧化硅是地壳中最丰富的 化学物质之一 。 所 使用的 砂模工作场合要求 是 这样的：在熔融的 金属 液注 入 模具后， 型砂仍然 要保持 潮湿。石英砂 的 筛选 是要 获得 晶体颗粒较细的 沙子 并去 除 其他夹杂在沙中的异物 。 将一定 量 的沙子与作 为粘结剂 的黏土 混合。 在 已经混合的混合物 中 加入水，然后 用 手彻底地 将混合物 混合在一起， 为制 模作好 准备。 铝 铝是一种银白色和具有韧性的一种化学元素。铝的符号是 AL； 其原子序数是13。在正常情况下铝不溶于水。铝是地球地壳中最丰富的金属元素之一，排在第三，在它之前的分别是氧和硅。铝在地壳中的含 量大是地球固体表面重量的 8。铝的nts化学性质相对大自然中的其它金属较为活跃。因此，目前以发现超过 270 种不同的矿物中含有铝。铝的主要来源是铝土矿。 铝显着的化学性能是它的耐腐蚀性（这是由于钝化现象所致）和它的低密度。铝及其合金在航空航天工业和运输建设等其他领域发挥了极其重要的作用。铝的化学性质使它可作为催化剂或其它化学添加剂，可运用在硝酸铵炸药的制造上，以曾加硝酸铵炸药的威力。 熔 炉 是 用于熔化铝废料 的熔 炉 又称摩根炉 ， 这是一种 使用柴油 进行 燃烧 的炉具 。 3.2 方法 铝 在熔 炉 中 融化， 熔炉是 一个古老 而又 简单的熔化设备。 在金属融化后倒入其中 。 在未进行 熔化处理之前 是不能 进行浇 注 作业 的 。在浇注和凝 料 完成 之 后，这两个模 型将 被拆除，清理和 进行 缺陷检查。 3.3 计算 叶轮 ： 叶轮实际直径 mm164 ， 使用 的 收缩 率 mmm /13 ， 加工余量 为 mm6 。 根据 收缩率 得到的模型 直径 叶轮直径 （收缩 率 ） （叶 轮直径 ） mm898.147898.11461000/1898146)1000/14613(146 因此， 再加上 加工余量，这个 模型 直径 为 ： 模 型 直径 加工余量 根据 收缩率 得到的模型 直径 mm898.153898.1476 制动盘 ： 实际 叶轮 片盘直径 mm260 ，收缩 率 mmm /13 ， 加工余量 mm6 。 根据 收缩率 得到的模型 直径 圆盘直径 （收缩 率 ） （制动盘直径 ） mm38.26338.32601000/33802601000/26013 ）（ 再加上 加工余量， 则 这个 模型 直径 为： 模 型 直径 加工余量 根据 收缩率 得到的模型 直径mm26938.269638.263 铸 件 产量 铸造可以 通过 铸 件 产量 来计算 ， 以此 确定铸造 中 使用金属的比例。 铸 件 产量 )/( WRWGWCWC nts其中： WC 铸件重量 ， WG 浇注重量， WR 冒口重量。 对于 叶轮 而言 ，铸 件 重量 KgWC 418.0 ， 浇注 和 冒口重量 KgWRWG 15.0 。 铸 件 产量 %59.731007359.0568.0/418.015.0418.0/418.0 ）（ 对于制动盘 来说 ， 铸 件 重量 KgWC 0.2 ， 浇注 和 冒口重量 Kg35.0 铸 件 产量 %1.85100851.035.2/2)35.00.2/(0.2 4 结果和讨论 对 模 型进行 优化 设计 时 一些缺陷是可以避免的，当然， 模具 应当 充分 的 准备 并且在 熔炼和浇注 的 过程 中 正确地 操作 。在这项工作中 ， 由于错误 是 不可避免的， 因此在 叶轮叶片和制动盘 的铸件上会 发现 了 一些缺陷。无论是 在铸件的 外部 还是 内部 ，其表面都 相对比较粗糙。然而， 对 外部表面 进行 加工， 可以 获得更高的 表面粗糙度 ， 就 内部表面 而言， 这样做以改善 表面质量 几乎 是不可能的 。在叶轮 铸件中 ，边缘 一般较 粗糙。 可以 使用 填补 边缘 的方法 完善它。 5 结论 在这项工作中， 利用 当地 的 铝废料 来 生产叶轮和制动盘，并确保它们符合规范要求。 利用 砂 模制造 了两个表面粗糙的铸件，这 也 可能是由于没有添加 一些合理的成分， 或 制造成分 比例使用 不当造成的 。两个铸造 上所 发现的缺陷可能是由于 混入空气 或 模具表面光洁度 不足 ， 虽然 缺陷 较小 。量叶轮和制动盘的 铸件 产 量 表明， 已达到了 良好铸造 效果 。 参考文献 1 Mikhailow A.M. 金属铸造 第一版 . 莫斯科 ： Mir 出版社 , 1989. 2 Howard E.B.， Timothy L.G. 金属手册 Desk 版 . 美国 ： 美国金属学 会， 1992. nts附件 2：外文原文 Casting of Brake Disc and Impeller from Aluminium Scrap Using Silica Sand Matthew S. ABOLARIN, Oluwafemi A. OLUGBOJI, Oladeji A. OGUNWOLE Department of Mechanical Engineering, Federal University of Technology, Minna, Niger State, Nigeria Abstract The impeller blade and the brake disc were produced using sand casting method. Wooden patterns of the two castings were constructed incorporating the necessary allowances. Green and moulding technique utilizing locally available materials were used for preparing the moulds. Aluminium scraps were used as the casting material. Melting of the Aluminium scraps was obtained using a crucible furnace and finally pouring the molten metal into the sand mould to obtain the impeller and the brake disc. After fettling and cleaning, the two casting were found to be good. The casting yield was found to be 73.59% for the impeller blade and 85.1% for the brake disc which indicate that sound casting was achieved. Keywords Impeller Blade, Brake Disc, Green Moulding, Crucible Furnace, Fettling Introduction Break disc and impeller The brake disc is a device for slowing or stopping the rotation of a wheel. A brake disc, usually made of cast iron or ceramic composites (including carbon, kevlar and silica), is connected to the wheel or the axle. To stop the wheel, friction material in the form of brake pads (mounted on a device called a brake caliper) is forced mechanically, hydraulically, pneumatically or electromagnetically against both sides of the disc. Friction causes the disc and attached wheel to slow or stop. ntsAn impeller is a rotor inside a tube or conduit to increase the pressure and flow of a fluid. Impellers in pumps. An impeller is a rotating component of a centrifugal pump, usually made of iron, steel, aluminum or plastic, which transfers energy from the motor that drives the pump to the fluid being pumped by accelerating the fluid outwards from the center of rotation. The velocity achieved by the impeller transfers into pressure when the outward movement of the fluid is confined by the pump casing. Impellers are usually short cylinders with an open inlet (called an eye) to accept incoming fluid, vanes to push the fluid radially, and a splined center to accept a driveshaft. Molding Molding is the process of manufacturing by shaping pliable raw material using a rigid frame or model called a pattern. A mold is a hollowed-out block that is filled with a liquid like plastic, glass, metal, or ceramic raw materials. The liquid hardens or sets inside the mold, adopting its shape. A mold is the opposite of a cast. Casting Casting refers to the pouring of the molten metal into a mould, in which it cools and solidifies to produce an object of desired shape. However, the main casting methods available include: sand casting, in which liquid is poured into a shape cavity moulded from sand; die casting, in which the mould cavity is machined within metal die block; investment and centrifugal casting also exist. Moulding sand has a fairly low thermal conductivity so that the rate of solidification of liquid metal with a sand mould is fairly slow, given rise to a coarse crystal grain size. This of course makes the use of metallic mould more suitable in order to obtain a fine grain structure. Sand casting Sand casting is one of the most popular and simplest types of casting that has been used for centuries. Sand casting allows for smaller batches to be made compared to permanent mold casting and at a very reasonable cost. Not only does this method allow manufacturers to create products at a low cost, but there are other benefits to sand casting, such as very small size operations. From castings that fit in the palm of your hand to train beds. one casting can create the entire bed for one rail car, it can all be done with sand casting. Sand casting also allows most metals to be cast depending on the type of sand used for the molds. Metal castings are vital components of most modern machines and transportation vehicles. Cast ntsmetals parts accounts for more than ninety percent of the weight of tractor and more than fifty percent of an automobile engine. Above all, casting provides a process of improving the mechanical properties of components or articles. Aluminium is used because it produces casting of good mechanical properties, such as good surface finish, light weight, fewer tendencies to oxidation, lending to modification, resistance to corrosion and its availability. This work covers the casting of brake disc and impeller blade using a properly prepared green sand mould, which is less expensive and gives less distortion and dimensional accuracy. Aluminum alloy is used because of its fluidity and good physical properties. Theoretical analysis Both ferrous and non - ferrous alloys can be cast using green sand method especially when greater tonnage of casting is required. The ferrous alloys cast by this process include cast iron and steel. The commonly non - ferrous alloys cast by this process are aluminum base, copper base and magnesium base alloys. The temperature of these alloys ranges from 680C to 450C. Melting and pouring are processes of preparing molten metal of the proper composition and temperature in foundary using appropriate melting furnace and pouring the prepared molten metal into the mould from transfer ladles. Furnace melting alloys in the foundry include lift out or tilting crucible furnace. For a particular casting alloy, the temperature of pouring is taken with a certain super heat above its liquids temperature. The super heat is chosen depending on the influence of super heat temperature on the structure and mechanical properties of metal, the thickness and extensions of the walls of casting, the liability of the metals to form films, the thermo - physical properties of the mould material and the initial temperature of the mould material, the forces that cause stirring of hot metal in the mould and other factors. The pouring temperature for aluminium alloy is 680C - 700C, for bronzes and brasses is 1000 - 1200C, for magnesium alloy is 700 - 800C, for steel is 1520 - 1620C and for cast iron is 1300 - 1450C. Material and Methods Material used The brake disc of 260mm diameter and 15mm thickness and the impeller of 146mm diameter and 5mm thickness respectively were cast with the following materials: pattern material, mould material, ntsaluminium scrap, and furnace. Pattern material A wooden pattern was produced from the developed pattern drawing. A hard wood (mahogany) was use for the production of the impeller pattern. The pattern for the impeller was produced from the wood of initial dimension 200mm 150mm, putting into consideration the spacing of the characters, depth of each shape using the specified dimension on the patter drawing. In the case of the blade disc, two plywoods, each 2cm thick of 32cm32cm were glued and nailed together. A divider opened to a radius of 14cm was used to inscribe a circle in its centre, found by drawing diagonals from the plywood edges. Hardwood of 16cm16cm3cm was glued and nailed to the centre of the plywood, and a divider opened to 6.7cm was used to inscribe a circle for the bore to be drilled. Putty was used to fill all chipped imperfections and also in filleting the patterns sharp and rough edges, after it was filled to a smooth finish. Two coats of wood varnish were applied. Mould material The mould materials used is the green sand mould and they include the following : silica sand, bentonite, and water. The chemical compound silicon dioxide, also known as silica, is an oxide of silicon with a chemical formula of SiO2 and has been known for its hardness since antiquity. Silica is most commonly found in nature as sand or quartz, as well as in the cell walls of diatoms. It is a principal component of most types of glass and substances such as concrete. Silica is the most abundant mineral in the earths crust. Green sand moulding which was used is a situation where the moulding sand remained moist until the metal is poured into it. Silica sand was sieved to obtain fine grain sized sand and to remove other foreign bodies in the sand. A specific quantity of the sand was fetched and bentonite was added as binder and mixed thoroughly with the sand. Water was then added to the already mixed mixtures, which were then thoroughly mixed together by hand to make ready for mould. Aluminium Aluminium is a silvery white and ductile member of the boron group of chemical elements. It has the symbol Al; its atomic number is 13. It is not soluble in water under normal circumstances. Aluminium is the most abundant metal in the Earths crust, and the third most abundant element therein, after oxygen and silicon. It makes up about 8% by weight of the Earths solid surface. Aluminium is too reactive chemically to occur in nature as the free metal. Instead, it is found combined in over 270 ntsdifferent minerals. The chief source of aluminium is bauxite ore. Aluminium is remarkable for its ability to resist corrosion due to the phenomenon of passivation and its low density. Structural components made from aluminium and its alloys are vital to the aerospace industry and very important in other areas of transportation and building. Its reactive nature makes it useful as a catalyst or additive in chemical mixtures, including being used in ammonium nitrate explosives to enhance blast power. Furnace The furnace used for the melting of the aluminium scrap is the Morgan furnace, which makes use of diesel oil for burning. Methods Aluminium was melted in a crucible furnace, an oldest and simple type of melting equipment. It was poured after melting into the mould earlier prepared for the two patterns. No melting treatment was carried out prior to pouring operation. After the pouring and solidification is completed, the two patterns were removed, cleaned and inspected for possible defects. Calculations Impeller Actual impeller diameter = 146mm, Shrinkage allowance used = 13mm/m, Machining allowance used 6mm. Diameter of pattern due to shrinkage = Impeller Diameter + (Shrinkage Allowance) (Impeller Diameter) = 146+ (13146/1000) = 146 + 1898/1000 = 146 + 1.898 = 147.898mm. Therefore, adding machining allowance, this diameter of the pattern becomes Diameter of the pattern = Machine allowance + Diameter of pattern due to shrinkage = 6 + 147.898 = 153.898mm. Brake disc Actual blade disc diameter = 260mm, Shrinkage allowance used = 13mm/m, Machining allowance used = 6mm. Diameter of the pattern due to shrinkage = Disc diameter + (Shrinkage allowance) (Brake disc Diameter) = 260 + (13260/1000) = 260 +3380/1000 = 260 + 3.38 = 263.38mm Adding machining allowance, thus diameter of the pattern becomes ntsDiameter of the pattern = Machine allowance + Diameter of pattern due to shrinkage = 263.38+6 = 269.38 = 269 mm Casting Yields - The casting can be evaluated using casting yield, which determines the percentage use of metal in casting. Casting Yield = WC/(WC + WG+WR) Where WC = Casting Weight, WG = Gating Weight, WR = Riser Weight. For the impeller, Casting Weight, WC = 0.418Kg. Weight of gating a
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