消失模铸造振动文献知识点

1、1. （Al-Si-Mg-Y合金消失模铸造振动压力凝固的组织与性能）实验采用消失模铸造振动压力凝固技术，装置示 意图如图1所示。可发性聚苯乙烯（EPS）模件的密度为 20 mg/cm3上涂料烘干后放入砂箝屮，填入于燥石英砂 紧实、覆盖熨料薄臥开真空阀抽貞空（氏空爪力为-30 kPa）合砂箱盖后进行振动（振动频率50Hz,振幅0.23 nun）o铝合金按规范方法熔化并采用Sr变质，氟气精 炼除气，750匸时从导入杯浇注浇注结束后，迅速 关闭密封阀及真空阀，以5 kPa/s的加压速率从加压口 加入空气，待箱内压力达0.8 MPa后开始保压,10 min 后开貞空阀淋压并停止振动，之后取出铸件。Se

2、aling-salveAeration inletMask cos er-Pressure gauge卩ouniig cupPlastic filmFlask-Vacuuin-valFasteningBracketsDry sandEPS pattern -Vibration table® 1泊失模铸造振动压力凝固试验装置示意图消失模铸造振动压力凝固技术是利用振动细化晶 粒，利用压力降低针孔，增加补缩的原理，将振动场 和压力场叠加至普通消失模铸造T艺中的一种成形方法3）采用消失模铸造振动丿七力凝固技术制备的 ASN1Y铸件的几隙率明显低于普通消失模铸造的 A356铝合金的,试样的孔隙

3、率从1.1% F降到018%o 消失模铸造振动用力凝同工艺下试样的性能接近金属 型铸造试样的性能，而明显高于普通消失模铸造试样 的性能。1扼动工作宿2耐压砂箱* 3泡沫模样匸4一夹第机构吸定块；改一夹紧机构：6-M； 7-耐压秒箱晶耳一压缩气休进入口* 9一开关阀；4一金JH液导入杯匸11 一操柞柄；12压力轧门一安全14一浇口杯16 一吊17 一透汽隔层匚18排气阀ffl 1消失樓穩适振动压力凝固试验装简图2. （机械振动对消失模铸造镁合金组织及力学性能的影响）1）机械振动能显著细化消失模铸造 AZ91合金的组织，合金组织由a-Mg固溶体、沉淀Mg17AI12和AI13Mn12相组成，其铝锰

4、相有别于不施加振动时的AI32Mn25相。2）机械振动法通过增大过冷度、碎化枝晶以及使枝晶臂熔断来细化晶粒。3）机械振动能较大幅度改善机械性能，当激振力为1.5 kN时，合金力学性能最优;而当激振力进一步增加时，由于组织中存在着微观缩松，强度有所降低。3. （铝（镁）合金消失模铸造近净成形技术研究进展）（1）Al , Mg合金消失模铸造过程中，金属液充型能力较差，常采用 提高浇注温度、抽真空和增加涂料透气性等方法来提高合金的充型能力。此外，消失模铸造中施加一定振动可以适当提高Al，Mg合金消失模铸造的充型能力。（2）Al，Mg合金消失模铸造中，减少Al合金针孔和Mg合金缩松的 方法，主要是采用

5、压力凝固、低压铸造等技术来实现，压力凝固很大程度地提高了合金的补缩能力，使得 Al，Mg合金消失模铸件组织致 密，孔洞缺陷大大减少，力学性能相应得到很大提高。（3）消失模铸造振动凝固技术是一种细化 Al，M治金消失模铸造组 织的简便有效的方法，如果同时结合化学元素变质处理，可以实现组 织的进一步细化，显著提高Al，Mg合金消失模铸件的力学性能。（4）开发出适合Al，Mg合金消失模铸造的合金、涂料、热处理和成 形新工艺等技术，是Al，Mg合金消失模铸造今后研究的主要内容和 发展方向。真空低压消失模壳型铸造新工艺在浇注前脱去了泡沫模样，避免了泡沫模在浇注过程中分解带来的孔洞、 增碳和夹杂等缺陷；

6、另外，金属液在真空和低压的双重压力下充型和凝固， 金属液的充型 和补缩能力大大增强，是一种适合生产复杂薄壁高质量 Al，Mg合金 精密铸件的新方法。4. （铝（镁）合金振动压力消失模铸造技术）（1）消失模铸造振动凝固技术是一种细化铝、镁合金消失模铸造组 织的简便有效的方法，可显著提高铝、镁合金消失模铸件的力学性能，其充型能力也得到较大提高（2）压力凝固很大程度地提高了合金的补缩能力，使得铝、镁合金消失模铸件组织致密，孔洞缺陷大大减少，力学性能相应得到很大提 高。（3）真空低压消失模壳型铸造新工艺在浇注前脱去了泡沫模样，避免了泡沫模在浇注过程中分解带来的孔洞、 增碳和夹杂等缺陷；另外， 金属液在

7、真空和低压的双重压力下充型和凝固，金属液的充型和补缩 能力大大增强，是一种适合生产复杂薄壁高质量铝、镁合金精密铸件 的新方法。5. （铝镁合金消失模铸造技术研究及应用新进展）振动消失模铸造技术。在消失模铸造过程中施加一定频率和振幅的振 动，使铸件在振动场的作用下凝固。由于消失模铸造凝固过程中对金 属溶液施加了一定时间振动，振动力使液相与固相间产生相对运动， 而使枝晶破碎，增加液相内结晶核心，使铸件最终凝固组织细化 、补 缩提咼，力学性能改善。该技术可利用消失模铸造中现成的紧实振动 台，通过振动电机产生的机械振动，使金属液在动力激励下生核，达 到细化组织的目的，是一种操作简便、成本低廉、无环境污

8、染的特种 消失模铸造新方法。消失模铸造振动凝固技术研究金属凝固过程中应用振动可以有效细化晶粒 ，文献显示，振动对组织 的影响包括增加形核、减小晶粒尺寸、提供同质结构等，并能提咼合 金的性能。日本的山本康雄等将机械振动应用到球墨铸铁的消失模铸造中，促使石墨球化和晶粒的细化，提咼铸件性能。田学锋、李继强等研究了机械振动对镁合金消失模铸造组织和性能的 影响，选用AZ91镁合金，浇注完毕，立即进行振动，直至试样完全 凝固。图3所示为不同振幅的AZ91D镁合金消失模铸造振动凝固试件 的显微组织。从图3中看出，随着振幅的增加，AZ91D镁合金消失模 铸造试件的晶粒逐渐变得细小。潘迪、赵忠等研究了不同振动频

9、率对ZL101铝合金消失模铸件组织和 性能的影响。在ZL101铝合金消失模凝固过程中进行不同频率的垂直 振动，组织明显细化(如图4所示)。通过软件分析计算出初生相a枝 晶的平均晶粒尺寸变化如图5所示。在不同频率振动凝固试样的抗拉 强度和延伸率变化如图6所示。从图6中可以看出，随着振动频率 的增加，试样抗拉强度和延伸率逐渐增大，频率在0 Hz20 Hz之 间，性能提高显著，但20 Hz60 Hz振动频率， 试样抗拉强度和延 伸率增加趋缓。50()4003(X>2<X)00°1020304050 IO 70振动额率/HZ6. (镁合金消失模铸造振动凝固及处理技术研究)1) 机

10、械振动能显著细化AZ91D消失模铸造试件的显微组织和大幅提高其室温力学性能。AZ91D消失模铸造试件的显微组织随激振力的增 加，逐渐变得细小；而抗拉强度和延伸率则是在当激振力为1.5KN时最大，分别为165.72MPa和2.24%。另外，试件厚度对机械振动效果 也有明显的影响。试件越厚，振动效果越明显。2) 在机械振动、Ce-Sb合金化、Ce-Sb合金化后机械振动三种方法中， 以Ce-Sb合金化后机械振动的方法对AZ91D消失模铸造试件的室温拉 伸性能提高最大，其拉强度比铸态下的提高了 50.1%，延伸率提高了 51.9%。并发现，机械振动的物理改性法对 AZ91D消失模铸造试件的 室温拉伸性

11、能的改善效果，没有 Ce-Sb合金化的化学方法那样显著。7. (双电机消失模铸造振实台振动模式及效果)(1) 双振动电机反向转动时，垂直方向的加速度、振幅比较均匀，梯度较 小，有利于垂直方向进行充填紧实，而不会使泡沫模样产生变形。双电 机同向转动和单电机转动时，水平方向有较大力的作用，推动砂粒作水 平移动，可以考虑用来进行水平充填紧实。(2) 通过改变双振动电机之间的转向，双电机的启动与停止，形成不同 的组合，实现对各种形状的泡沫模样进行充填紧实。对于带有水平孔 形型腔的泡沫模样，根据以上的分析及试验，可以采用先进行双电机同 向振动，使型砂对水平孔形型腔进行填充；然后采用双电机反向振动， 进行

12、垂直方向的振动紧实，这样就能满足零件的充填紧实要求。(3) 根据泡沫模样的复杂程度，宜采用不同的振动组合模式。可以认为， 采用双电机振动替代6电机振动是可行的。双电机振动台的不同组合模式，可以通过简单的电气电路就可实现切换，控制方便；并且消失模双电机振实台结构简单、成本低、维护量小，有推广应用价值。(4) 对于十分复杂的模样，尤其是带较多水平孔或水平凹槽的模样，为确保紧实质量，仍可考虑选用6电机的三维振实台。8. (特种消失模铸造技术)振动消失模铸造技术振动消失模铸造技术是在消失模铸造过程中施加一定频率和振幅的 振动，使铸件在振动场的作用下凝固，由于消失模铸造凝固过程中对 金属溶液施加了一定时

13、间振动，振动力使液相与固相间产生相对运 动，而使枝晶破碎，增加液相内结晶核心，使铸件最终凝固组织细化、 补缩提高，力学性能改善。该技术利用消失模铸造中现成的紧实振动 台，通过振动电机产生的机械振动，使金属液在动力激励下生核，达 到细化组织的目的，是一种操作简便、成本低廉、无环境污染的方法。 相比之下，砂型铸造过程中，如对铸型施以机械振动，很容易把铸型 振垮；而在金属型铸造过程中，由于其冷速过快，振动对结晶的影响 作用基本不大。研究表明不论机械振动、电磁振动，还是声波和超声波振动，对金属 都有显著的细化作用，振动最大的作用是抑制柱状晶和枝晶生长，形 成小的等轴晶，因此，能显著的提高铸件的密度和机

14、械性能。影响振 动细化效果的因素有振动频率、振动幅度、振动强度、振动位置、振 动时刻和时间、振动方式等。华中科技大学的李继强、王元庆等研究 了机械振动处理技术对 AZ91D镁合金在消失模铸造条件下组织形貌以及力学性能的影响，并探讨了振动细化机理。认为机械振动能显著 地细化AZ91D合金的铸态组织，改善其力学性能，提高其抗拉强度， 当激振力为1.5 kN时，合金抗拉强度最咼，而当激振力进一步增咼 时，由于组织中出现微观缩松，强度有所降低。如图 4是消失模铸造 AZ91D合金抗拉强度及伸长率随激振力的变化。却激振力计抗拉强度的影响h）激撫力对伸k牡的影响消失校猪造合金抗拉强度及伸长率随激振力的变化

15、9. （消失模铸造技术现状及发展趋势）图9 消失模铸造振动駐固试脸台示意图10. （消失模铸造镁合金组织及性能研究）在机械振动变质试验中，待炉料全部熔化后，将温度调整至740 C,用多孔头吹氩精炼除气，精炼后静止1015分钟，再调节到710C进 行浇注，一俟浇注完毕，立即按设定好的激振力进行振动，直至试样 完全凝固。浇注过程中真空度一直保持在 0.02MPa,完成后继续保持 该真空度5分钟。动力学激振力产生原理图5.3为双振动电机激振台装置图，利用电机的偏心块产生振动，形成振动激振源，砂箱置于激振台上，在电机的转动下作上下往复振动， 对砂型内金属液产生激振力。将振动电机两端的平衡块调至所需刻度

16、 并重新固定，即可调节激振力大小。本试验中调节的激振力大小依次 为0.5KN、1KN、1.5KN、2KN 禾和2.5KN。W 5 3双振动电机激振台製誉图在不进行机械振动时，消失模铸造 AZ91合金组织中初生相按枝晶形 态生长，晶粒较大且二次枝晶发达，而当激振力为 1KN时，枝晶开始 发生部分碎化，但仍有近乎完全枝晶可见。当激振力进一步增加时， 枝晶组织碎化更为明显。当激振力达到2.5KN时，枝晶大部分都发生 了碎化，二次臂很少见。在消失模铸造 AZ91合金中，除存在体积分数最大的基体外，还存在少量的沉淀相。从图5.4能够发现，当激振力增大时，沉淀相的形态几乎没有发生变化，仍然主要分布于晶界处

17、。 在AZ91合金凝固过程中，首先生成的基体相凝固范围较宽，凝固时 间较长，所以在激振力的较长时间作用下使基体相发生碎化效果。在共晶转变生成沉淀相时，由于共晶转变温度范围很小，使得激振力还 来不及在沉淀相上发生作用效果，共晶反应便已经完成，所以机械振 动对沉淀相改变较小，主要是对基体相的枝晶形态发生改变。AZ91合金晶体在正常长大的过程中，激振力使得枝晶臂受到熔体的 温度涨落引起的热振动及相邻枝晶在其根部产生的剪应力的作用，枝晶臂发生熔断及折断，造成晶粒增值，使 AZ91合金组织细化。凝固 层枝晶破碎形成的晶雨也使晶粒得到细化。通过变化不同的激振力对消失模铸造 AZ91合金施加机械振动，结果

18、表明，机械振动能显著地细化 AZ91合金的组织，改善机械性能，拉 伸强度随激振力的增加而增大。当激振力为1.5KN时，合金强度最高； 而当激振力进一步增加时，由于组织中存在着微观缩松，强度有所降 低。机械振动法通过增大过冷度、碎化枝晶、使枝晶臂熔断及增加游离激 冷晶的数目来细化晶粒。11. (影响消失模铸造AZ91D镁合金振动凝固组织性能的因素)(1)测试结果表明，对消失模铸造AZ91D实施振动凝固，对试件的组织 有明显的细化作用，适当的振动力可以提高试件的力学性能。较低的浇注温度，有利于消失模铸造零件的组织细化，因此，在充型 条件满足的情况下，应选择较低的浇注温度来获得细晶组织。试样的厚度越大，振动凝固的组织细化效果越好，因为厚大消失模 铸件试样，在其凝固完成之前，机械振动能充分地作用于未凝固的熔体 造成的“粘性剪切”、“枝晶熔断”现象更充分。(4) 研究结果表明，将镁合金铸件加热到半固态下进行等温热处理，其铸件组织有球化之趋势；且测试表明，与镁合金铸件常用的热处理工艺 (T4、T6)比较,半固态等温热处理对铸件性能提高幅度最大。因此，适当温度的半固态等温热处理，对强化消失模铸造镁合金零件的力学性能具有吸引力。(5) 由于消失模铸造工艺，采用三维