图案涂层厚度对无气泡铝硅铜合金铸件性能的影响
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【中文3650字】图案涂层厚度对无气泡铝硅铜合金铸件性能的影响摘要：实验研究的 Al-Si-Cu 合金消失模铸造进行。 其主要目的是研究图案涂层厚度对铸造缺陷和孔隙度百分比，以及该合金的共晶硅间隔的效果。结果表明，增加泥浆的粘度和烧瓶浸渍时间对铸件完整性和微观结构特性。 结果发现，更薄的涂层模式改进生产模具填充，改善的微观结构和更高的质量含铸件气孔少。关键词：铝合金;消失模铸造，涂层厚度，泥浆粘度，浸渍时间;孔隙度1引言消失模铸造（LFC）作为一个具有成本效益和环境友好的铸造工艺被广泛用于用于铝合金铸件生产复杂工程部件1,2。 涂层的层施加在图案泡沫是一个关键的参数生产高品质的铸件3。 有人提议，在消失模铸造工艺，耐火涂层开发上的图案面提供支持对砂的重量之前，液态金属凝固以及经受的高温熔融金属的4。 最近，据报道5的涂层还提供了一个绝缘屏障，以保持从丢失过多热量熔化的金属，从而可导致过早凝固。 因此，该涂层可有利于消除退化的泡沫制品包括液体和气体。此外，LIU 等4报道称，该涂层降低了传热液态金属和沙子之间的系数，从而中的金属的流动性的改善。 虽然，几有研究调查 LFC 涂层的影响6-8，更好地了解对涂层的影响铸造品质的 LFC 工艺是必不可少的。 此外，该泡沫涂层的效果可以是更复杂的，由于效果和几个工艺因素的相互作用。 在文献报道，一些研究工作中进行了改善图案的涂层性质。 锆石粉，高岭土和滑石作为合适的耐火材料组合物提出的涂料制备中铝7LFC 硅9，而锆石粉的混合物一起硅酸铝，膨润土还建议为对于相同的铸造合金10的浆料组合物。图案涂层的成分和厚度是管LFC 两个关键因素。 有限研究已经进行了涂层的效果厚度在 LFC 其他工艺参数，但是由于缺乏这方面的知识，因此，有必要调查涂层厚度会如何影响铸造的特点。 本文件的目的是为通过调查涂层厚度的影响不同的浆料粘度和浸渍时间对铸件缺陷，孔隙率和共晶硅间距的 Al-Si-Cu 系铸造合金（ESS） 。2实验与中所示的尺寸五步模式图。 1，设计并编写了 LFC 实验采用热丝刀为0.5mm 的精度从泡沫（聚苯乙烯）为20千克/米方框在密度。 这些步骤的厚度被设计为3，6，12，18和24毫米。 用于改善液体的目的浇注过程中金属喂养，额外的10毫米长聚苯乙烯泡沫加入到顶部最厚部的图案。 另外，浇口杯，从切相同的泡沫材料和附着在该顶格局。图。 1步进模式设计实验（单位：mm）.为了沉积在图案的合适涂层，具有锆粉和胶体二氧化硅的混合物不同粘度的42，35，27或20秒，由测察恩杯第5号，制备。 涂层通过实现浸渍的图案到浆料为3的持续时间20，40和60秒，然后在室温下干燥长达24小时。 扫描电子显微镜（SEM）被用于测量涂层厚度。 一个投的Al-Si-Cu 合金与在给定的化学成分表1中熔化60公斤的感应炉和熔化的金属倒入在740。 温度为在5的变化来控制。 所有铸件均从模具中后冷却至室温取出温度。使用的 Al-Si-Cu 合金的表1化学成分（质量分数，）。为铸造完整性/几何的目的分析，以3至24毫米的厚度的节对铸件进行了评价不完全填充，表面缺陷以及缺陷的边缘和角（浇不足） 。 气孔和缩孔缺陷铸件的12毫米部内分别测定通过光学显微镜配备有图像分析仪和扫描电镜。 此外，平均晶微结构的硅间距（ESS）也根据 ASTM由截线法测得铸件的同一节内 E112标准。3结果与讨论3.1涂层特性和铸造诚信涂层的泡沫模式是一个显著的参数由 LFC 工艺生产高品质铸件，因为它保持模腔的形状在该间隙该图案的后退降解和之间行进的液态金属填充模具。 事实上，本充模时间由气体的速度有多快控制产生并通过模砂逃脱。 为了让快速消除气体的两涂层和模砂应足够可渗透的。 图2显示了涂层厚度的变化作为浆料的函数粘度不同的浸泡时间。 显而易见的是，与从20到35秒增加浆料的粘度有在涂层厚度没有显著变化，但作为粘度增加至42秒，涂层厚度为60秒显著增加至0.26毫米的值浸渍时间。 此外，增加浸渍时间提出涂层厚度上的泡沫图形，由于更该浆料以沉淀所述泡沫的可用性表面。图。 泥浆粘度和浸渍时间对镀层的影响2厚度图3示出了涂层的横截面层后，用粘度20和42号生产浸渍60秒。 可以看出，涂层厚度正比于浆液的粘度，较高的粘度浆生产较厚的涂层。 由于减少了渗透性的更厚的涂层，气体逸出通过在该涂层和模砂较慢，这延缓金属和原因的向下流动浇不足和截留气体。 图4显示了涂层厚度对铸件产生影响。 如可以看出，增加涂层厚度的影响的铸件的质量和带来的浇不足，这是与格里菲思的结果相一致，并 DAVIES 8。 从图 4它也被观察到，通过使用35浆料的粘度和42号与第60号浸渍时间，部分填充，特别是在3毫米部分被生产。 与此相反，在铸造生产具有较低粘度的浆液，特别是20秒（图4（a） ）对于一个固定的浸渍时间（60秒）显示完全填充少表面缺陷可以观察到。图5示出了孔的，在涂料的存在图。 的横截面图，显示浆料的效果3的 SEM 图像粘度上的涂层厚度（浸渍时间固定为60次）：（1）20秒;（二）42号使用不同的料浆粘度获得。 这显然是看出，较厚的涂层（图5的（a）和（b） ） ，含有用较薄的涂层（图相比更少的孔隙图5（c）和（d） ） 。 更毛孔中的涂层意味着更高透气性和迅速消除气体的产生在泡沫液态金属的相互作用，其中相关以及具有多孔涂层的传热11。 这表明，较厚的涂层提供更低的发热量从熔融金属传送到模具中并环境。 气体的快速消除穿过涂层和型砂的增加，因为液态金属的流动性很少有气隙防止流推进前方。 在图中所示的孔径分布。 5一直从涂层的横截面拍摄，这是不可能这会影响铸件的表面粗糙度。孔隙分布在涂层表面具有不同的浸渍时间被显示在图 6。 可以看出，与一个较短的浸渍时间，在该涂层的孔出现图。 4照片与模式涂料生产铸件下浸渍时间和不同的料浆60秒准备viscositie：（一）20（B）27秒;（三）35秒;（四）42号图。 5 SEM照片显示了不同的泥浆粘度获得的涂层的孔隙分布（浸泡时间固定为60秒）：（一）42秒;（二）35秒;（三）27秒;（四）20秒均匀地分布与观察到的相比在涂层具有更长的浸渍时间来制备。 今年5月导致在铸造方面更好的铸件质量完整性中所示。 7，如发达气体的结果传送相比，具有更长的获得浸渍时间。 其结果是在与吻合以前的研究由陈和 PENUMADU 11，并 KHODAI 和 PARVIN 12认为均匀，孔的均匀分布，同时具有良好的相关性与多孔涂层的输运性质。图。 6 SEM 图像显示在涂层孔隙分布面具有不同的浸渍时间：（1）60秒， （B）40秒;（三）20秒图。 7照片与模式涂料生产铸件下浸渍时间和不同的料浆20秒准备粘度：（一）20秒;（二）第27号，（三）35秒;（四）42号在图中所示的铸件的比较。 4与图。 7证实，通过使用较短的浸渍时间，获得完整的充模，尤其是在那些铸件的35泥浆的粘度和42号生产的。这可以归因于在涂层厚度的减小在泡沫图案引起的增加的流率液态金属，以允许更好的填充较薄部分的并最终生产优质铸件。 的确，正如图。 7，最好的溢价形状复制与第20号的浸渍时间，得到铸件。此外，图 图4和图 7还显示，浆粘度似乎有一个更显着的效果诚信铸造用浸渍时间为一个较低的比较泥浆粘度完全复制的形状不管模式浸渍时间的。3.2孔隙率图8示出了在孔隙率的面积比率铸件泥浆粘度的功能和浸渍时间用于在泡沫图案显影的涂层。 它可以可以看出，通过增加淤浆的粘度和倾时，孔隙率增加的面积分数。 由于两个参数的增加，厚度和透气性涂层的减少，这延缓的渗透热解产物（气体+液体）通过涂层1315。 当发生这种情况，反应时间的增加而导致在铸件增加截留的孔隙率。泥浆粘度和浸渍时间对孔隙度的影响在消失模铸件面积分数根据以前的研究16,17，利用低渗透涂层减少大小和数量消失模铸造缺陷。 这是由于减小的液态金属的速度，伴随增加充模时间，提高时间的发泡制品逃脱通过涂层。 然而，结果在目前的工作中得到（图4和图7） ，是在不同意一些报道的结果。 这是这可能是因为有多个工艺参数控制铸造缺陷的形成，而不是一个自身的单个参数，所报告的 Hill 等人18。 当检查对涂层厚度的影响孔隙面积分数，你也应该考虑到占该泡沫图案的密度和厚度，熔体金属的浇注温度，稳定性及其他在组合参数。3.3共晶硅间距图9示出了光学显微使用六十分之四十二和20/20号第生产消失模铸件浆料粘度/浸渍时间，分别为。 该微结构包含初生 （ Al） 和铝-硅共晶。 可以看出，共晶硅间距（ESS）在微观结构增加了使用较高的浆料粘度。图。 9光学微结构呈现浆效果粘度，在共晶硅间距浸渍时间：（1）粘度为42秒，60秒浸渍时间;（二）粘度20秒，第20号第浸渍时间图10显示在 ESS 的增长趋势与提高料浆的粘度在铸件。 在一般情况下，涂层厚度增加时，将获得更大的 ESS。这可能是由于传热特性这是显著影响涂层厚度。因此，可以推断，较厚的涂层使关于微观粗糙，因此更大的 ESS 是获得的。 目前的研究结果似乎一致所报告的前人14，19。 它应该还应该指出，浆粘度显露更多对组织的影响明
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