机械振动对消失模壳型铸造镁合金组织性能影响(作业四)
铸造中机械振动对AlSi6Cu3合金显微组织和力学性能的影响
铸造中机械振动对AlSi6Cu3合金显微组织和力学性能的影响目录一、内容简述 (2)1. 研究背景及意义 (2)2. 国内外研究现状 (3)二、材料与方法 (4)1. 实验材料 (6)1.1 AlSi6Cu3合金成分及铸造工艺 (6)1.2 机械振动设备参数及实施方式 (7)2. 实验方法 (8)2.1 显微组织观察 (9)2.2 力学性能测试 (10)三、机械振动对AlSi6Cu3合金显微组织的影响 (11)1. 振动处理前后显微组织对比 (12)1.1 金相组织观察结果 (13)1.2 扫描电镜分析 (13)1.3 X射线衍射分析 (14)2. 机械振动对显微组织细化机制分析 (15)2.1 振动能量对合金凝固过程的影响 (17)2.2 振动处理对晶粒细化的作用机理 (17)四、机械振动对AlSi6Cu3合金力学性能的影响 (19)1. 振动处理前后力学性能测试结果对比 (20)1.1 硬度测试分析 (21)1.2 拉伸性能分析 (22)1.3 疲劳性能分析 (23)2. 力学性能改善机制分析 (24)2.1 显微组织细化对力学性能的影响 (26)2.2 机械振动对合金内部缺陷的改善作用 (26)五、讨论与分析 (27)1. 机械振动参数对实验结果的影响分析 (29)2. 不同铸造条件下机械振动的适用性探讨 (29)六、结论与展望 (31)一、内容简述本研究旨在探讨铸造过程中机械振动对AlSi6Cu3合金显微组织和力学性能的影响。
通过分析振动参数（频率、幅值）对合金液态和凝固过程的影响，探究振动如何改变合金的扩散、界面流动和晶粒生长规律，进而改变其显微组织结构。
通过对应不同振动条件下的力学性能测试（如硬度、 Tensile强度、拉伸塑性等），分析振动对合金力学性能的影响。
本研究将阐明机械振动对AlSi6Cu3合金显微组织和力学性能的影响规律，为提高铸造技术、优化材料性能提供理论依据和实验数据。
机械加工过程中机械振动的成因及解决措施
机械加工过程中机械振动的成因及解决措施摘要：在我国机械加工行业发展日益加快的背景下，机械管理工作迎来更高的挑战。
虽然在一定程度上提高了我国机械加工的效率和精确度，但由于在加工过程中，刀具和被加工机械做周期性往复运动，因此加工过程中产生机械振动是难以避免的。
而一旦发生机械振动不仅会影响到机械加工质量，甚至也会导致加工机械出现损坏。
因此，研究机械加工振动的解决措施，对于促进我国机械加工行业的发展具有重要的意义。
关键词：机械加工；机械振动；成因；解决措施引言在以往的机械加工过程中，经常会出现振动现象，使加工的精准度和精细度受到严重影响。
引起机械振动的原因是多样的，本文分析了机械加工过程中机械振动的不同成因，并针对成因提出了解决措施。
一、机械加工过程中机械振动形成的原因（一）强迫振动形成的原因在整个机械加工过程中，设备加工生产会受到各类外界因素的影响，强迫振动作为主要出现的振动类型，是受到外界因素影响最多的一种振动。
强迫振动就是指在周期性外力的影响之下形成的受破振动，他主要代表的是一种驱动力，由外力影响而诞生的一种额外的驱动性力量。
[1]关于强迫振动，有以下几个特征。
首先是强迫振动本身不会影响到干扰力，因此在加工生产的工程中，强迫振动的体现并不直接，在生产加工阶段我们无法对强迫振动进行额外的干扰，只有后续技术工艺阶段加入进来之后，强迫振动的现象才会停止。
其次是强迫振动受到的外部影响很深，因此其发生频率与外界干扰的周期频率是非常相似的，大部分的强迫振动频率都保持在干扰周期频率的整倍数上。
最后是强迫振动还具有一定的辐射性，它很可能会引起机械的共振现象，进一步的影响到机械设备的作业情况，影响设备生产的精度。
因此总的来看，在思考强迫振动形成原因的时候，更多的是需要关注外部影响和干扰因素对强迫振动的影响，外部的干扰因素越多那么强迫振动的振幅也就越高。
（二）自激振动形成的原因自激振动同其他振动之间有明显的区别，也就是说，在开展自激振动的过程中，外力的影响没有相对应的周期性。
消失模铸造与成本分析
消失模铸造(Expendable casting proces 简称EPC)是泡沫塑料模采用无黏结剂干砂结合，抽真空技术的实型铸造(简称FM)由于这种铸造方法投资少，成本少，铸造尺寸精度高和表面光洁，大大降低劳动强度和改进作业环境实现铸造车间清洁生产，近年来发展很快成为今日铸造的热点。
从总体上看，目前我国消失模技术还处在较低的水平上在铸造复杂程度上以及质量水平方面。
在技术程度性，商品化以及机械自动化程度等方面与先进工业国还有较大差距。
先进工业化国家已经成功的大批量生产了汽车的四缸体，缸盖等复杂铸件，生产率达180型/小时。
而我国目前稳定投入生产的仅仅是一些排气管，壳体类等比较简单的铸件，生产率仅30型/小时以下。
所生产铸件的精度和表面粗糙度也有相当大的差距，但是消失模铸造这项新技术在我国的发展前景是非常乐观的。
1.1消失模铸造工艺分类1.用板材加工成形的气化消失模铸造用板材加工成形的气化模铸造的主要特点是：(1)模样不用模具成形，而是采用市售的泡沫板材，用数控加工机床分块制作，然后粘合而成。
(2)通常采用树脂砂或水玻璃砂作填砂，也有人采用干砂负压造型。
这种方法主要适用于中、大型铸件的单件、小批生产，如汽车覆盖件模具、机床床身的生产等。
通常称这种方法为Full Mould Casting，简称FMC法。
2.用模具发泡成形的消失模铸造用模具发泡成形的消失模铸造的主要特点是，模样在模具中成形和采用负压干砂造型。
它主要使用于中、小型铸件的大批生产，如汽车和拖拉机铸件，管接头，耐磨件的生产。
通常称这种方法为Lost Foam Casting，简称LFC法。
1. 2消失模铸造的工艺流程1.2.1 预发泡模型生产是消失模铸造工艺的第一道工序，复杂铸件如汽缸盖，需要数块泡沫模型分别制作，然后再胶合成一个整体模型。
每个分块模型都需要一套模具进行生产，另外在胶合操作中还可能需要一套胎具，用于保持各分块的准确定位，模型的成型工艺分为两步，第一步是将聚苯乙烯珠粒预发到适当密度，一般通过蒸汽快速加热来进行，此阶段称为预发泡。
镁合金震动研磨技术
镁合金震动研磨技术镁合金应用近年在亚洲发展迅速，镁合金件质量轻，散热性能好、电磁波屏闭性能高、可锻性高、制造铸薄壁件较容易，故能广泛应用于计算器配件、通讯器材、电子产品及汽车零件。
但因镁元素属高活跃性金属，若粉尘处理不当，特别是除毛刺、喷砂或抛光工序，很容易引致爆炸，是极危险的金属。
在国内，员工质素参差使人手打磨喷砂的安全管理难于控制，机器自动化操作却能减少人手带来的出错，本文介绍这种镁合金震动研磨技术。
中国劳动力成本低，压铸件后工序如去毛刺、打磨、清洗均可使用大量人力。
使用人手打磨的方法有利有弊，好处是可灵活处理厚度不一的毛刺，抛光效果较震动研磨为佳；对于厂商来说可减低设备投资的成本。
但有些金属的危险性较高，若以人手处理打磨工作容易造成意外，质量亦较难取得一致。
现时厂商处理有色金属铸件如铜、铝、锌合金的打磨、抛光等工序大都采用混合模式，主要视乎产品的需要及配合厂内实际情况。
大部份压铸厂使用震动研磨机的应用范围包括：-除披锋-打圆角-清洗油污-表面抛光-防腐保护震动研磨技术的综合介绍选择工艺参数在选择适当研磨工艺时，必须考虑以下因素：∙工件材质、重量、尺寸∙工件会否在加工过程中互相碰撞或重迭∙工件内孔和磨石的配合，会否「卡死」∙光洁度要求∙表面油污情况∙工件某些部分是否需要覆盖保护∙处理数量∙披锋的位置及大小可选择的参数如下：机器的种类图11. 标准圆形震动研磨机(下称圆形机)由于价格便宜和操作保养简易，工件处理时间无限制，适合批量生产，故圆型机最受大众广泛使用。
圆型机的行程方向呈螺旋型，机器震动幅度由马达的重量及上下移动偏心角度所造成，按需要调节。
圆型机分自动选料: (图1)和人手下料：要留意的是自动选料型因多了一段升料台，易令工件在处理时堆积在升料台位置，或经过升料台后掉落底部，工件互相碰撞的机会较大。
人手下料型则没有此问题，但需用人手把工件取出，或从收集箱筛出工件。
2. 桶型震动研磨机因圆型机行程限制，使工件不能放下；桶型震动研磨机则可处理一些较大及较长的工件。
振动浇注致密铸造法及其应用 文档
消失模振动浇注致密铸造法及其应用刘玉满一、铸件结晶与冷却速度1、铸件冷却速度缓慢是消失模铸造突出的特点消失模铸造最突出的特点之一，是以干砂填充的铸型在负压条件下铸件冷却和散热的速度缓慢，因此铸件结晶的晶粒远比砂型铸造的铸件晶粒粗大，组织致密度也较低，同种同等材质铸件在抗拉强度、延伸率等方面的性能指标也较低于砂型铸造生产的铸件，尤其是高锰钢等合金耐磨抗磨铸件的使用寿命显著降低，这一突出问题给国内外消失模铸造生产的发展带来了极大的困扰。
以上这些问题的产生是由金属结晶的规律所决定的，如不改变其结晶的条件、过程和状态，要解决以上这些问题是不可能的。
从金属学的基本学理上说，改变金属结晶的方法主要有两种：一是改变金属结晶的过冷度，二是施以“场”的影响。
2、改变铸件冷却速度的常见方法改变过冷度通常就是加快金属液凝固过程的冷却速度。
对于消失模铸造来说，比较现实的做法是采用激冷型干砂填充造型。
所谓激冷型干砂主要是指高热导系数的钢砂、焦炭砂和石墨砂三种。
铬铁矿砂作用不甚明显。
其它各类干砂更微不足以产生足够的过冷度，况且还有一层隔热条件较好的涂料壳层将其与钢铁液隔开。
再者，铬铁矿砂价位高（5000～5500元/吨）且资源缺乏。
钢砂不仅价位高于铬铁矿砂，熔点比铬铁矿砂低得多，密度也过大（7.4g/cm3），砂箱底部压力过大，白模及常规涂料难以承受。
石墨砂或焦炭砂，我国尚无专业化生产供应。
这类砂的激冷效果与钢砂相当，比重亦较轻。
但硬度过低，复用性太差。
3、加快冷却速度不是细化铸件晶粒的最佳手段值得注意的是：冷却速度的增大并不是细化金属结晶的最合适手段。
冷却速度过大则铸造应力也大增，其它铸造缺陷亦随即而生。
薄壁或中等壁厚的合金耐磨铸件采用激冷砂效果尚可，而厚壁件则只能激冷表层，对内层或心部的铸件结晶过程作用甚微或几乎无作用。
况且，作为现代铸件质量的观念，细化晶粒的目的不仅仅是为了提高组织致密性，而应该是全面强化和优化铸件的机械性能和物理性能。
振动对重力铸造AISi7Mg合金组织和性能的影响
铝 合 金Ａ１ Ｓ ｉ ７ Ｍｇ 系 典 型 的Ａ１ 一 Ｓ ｉ ． Ｍｇ 系 三 元 合
１ 试 验 材 料 和 方 法
为 了进 行 对 比试 验 ，首 先 按 普 通 重 力 浇 注 工 艺 ，然 后在 振动 结 晶器 （ 振动频率为５ ０ Ｈｚ ）下 重 力 浇 注 ，分 别 得 到 相 应 的Ａ１ Ｓ ｉ ７ Ｍｇ 合 金 试 块 。试
和 高 冲 击 韧 度 的 理 想 综 合 性 能 ， 因此 成 为 了铝 轮 毂 、 制 动 泵 缸 体 等 汽 车 零 部 件 的 主 要 材 料 …。但 Ａ１ Ｓ ｉ ７ Ｍｇ 的 结 晶温 度 范 围 宽 ， 凝 固组 织 为 粗 大 枝 晶 ，有 很 大 的 缩 松 倾 向 ， 因此 合 金 的 铸 造 力 学性
机械振动对Mg-6Gd-3Y-0.4Zr-2Zn镁合金组织和性能的影响
摘 要 ：通过金相组织分析、 ｘ 射线衍射分析、扫描电镜分析和力学性能测试 ， 研究了机械振动对Ｍｇ － ６ Ｇ ｄ － ３ Ｙ 一 ０ ． ４ Ｚ ｒ 一 ２ Ｚ ｎ
镁合金 显微组 织和力 学性 能 的影 响 。试 验结 果表 明 ，在镁合 金凝 固过 程 中施 加机 械振动 ，导致最 初形 成 的枝 晶破 碎 ，形成游离 晶核 ，游离 晶核作为异质形 核质点增 加了 晶核 的数 目，有效地 细化 了合金组 织 ，铸造缺 陷也明显地得 到 了改 善 。机械振 动使合金 的力 学性能得 到显 著提高 ，合 金的最 大抗拉强 度和屈服 强度分 别提高 了 １ ７ ． ３ ％和１ ５ ． ４ ％，
Ｓｅ ｐ ． ２ ０ １ ３
ＶＯ Ｇｄ 一 ３ Ｙ 一 ０ ． ４ Ｚ ｒ 一 ２ Ｚ ｎ 镁 合 金 组 织 和 性 能 的 影 响
薛寒松 ，吴招 兵 ，彭 开建 ，向军 军 ，张丁非
（ 重庆大学材料科 学与工程 学院，重庆 ４ ０ ０ ０ ４ ４ ）
Ｐｒ ｏｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｍｇ － ６ Ｇｄ 一 ３ Ｙ－ ０． ４ Ｚｒ － ２ Ｚｎ Ｍａ ｇ ｎ ｅ ｓ ｉ ｕ ｍ Ａｌ ｌ ｏ ｙ ｓ
Ｘ Ｕ Ｅ Ｈａ ｎ — ｓ ｏ ｎ ｇ， ＷＵ Ｚ ｈ ａ ｏ － ｂ ｉ ｎ ｇ ， Ｐ Ｅ Ｎ Ｇ Ｋ ａ ｉ － ｊ ｉ ａ ｎ ， Ｘ Ｉ Ａ ＮＧ Ｊ ｕ ｎ － ｊ ｕ ｎ， Ｚ Ｈ Ａ ＮＧ Ｄｉ ｎ ｇ — ｆ ｅ ｉ
（ Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｃｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｃｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ ４ ０ ０ ０ ４ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
消失模常见缺陷与对策
消失模常见缺陷与对策平台消失模常见缺陷与对策局部塌模：局部塌模特征：在内部或外部凹角处浇筑后出现包状突起物，突起物表面粘砂，这些看似沙包的突起物很难清理下来。
清理下来后发现有铁质断面与本体相连，同时在铸件外观上伴有涂料皮子渣孔。
产生原因：凹角处填砂不实，在负压的作用下形成空腔，铁水充型时，由于铁水压力，破坏了涂料层，流到空腔里。
预防方法：1. 改变埋箱角度，保证充型效果2. 使用树脂砂（潮模砂、糊精砂、干性油砂，）局部充填，保证干砂充填效果3. 必要时采用人工辅助填砂烫摸：缺陷特征：铸件局部透皮或局部壁厚变薄或变厚或表面有老鼠尾状条纹突起。
产生原因：1. 砂箱残砂没有扒开，过于集中，热砂子烫坏白膜。
2. 埋箱砂砂温过高，3. 摆模距离过近预防方法：1. 扒平沙箱内残留的热砂子，铺上埋箱砂，保持补填的埋箱砂有一定厚度2. 检测砂温，当埋箱砂温度大于75度时，应停止操作3. 控制摆模距离，防止在浇注第一件时，铁水的高温烫坏第二个白膜塌箱缺陷特征：浇注后铸件大面积塌陷产生原因：1、负压场分配不合理2、泄压过早3、浇注时间过慢4、负压没接上预防方法：1. 合理分配负压场，必要时使用蛇皮管及管路把负压引入黄模内腔2. 规定泄压时间，避免操作者提前泄压3. 浇注时满足工艺要求的时间4. 浇筑前使用手捅一下砂箱，如果发现密封薄膜下面砂子是软的，应立刻检查负压接口，处理好后，才能浇注。
粘砂：缺陷特征：铸件表面热区处，凹角处占有砂砾，抛丸后局部如同上了一层白霜。
清理困难。
如不能去除导致铸件报废产生原因：1、黄模涂层局部脱落2、浇注温度高3、涂层厚度不够4、骨料耐火度差预防方法：1、涂料的润湿性是涂料的一个重要指标，润湿性不好涂料起皮子2、挂涂工艺改进，要做到两点其一挂涂后滴流，涂料不流淌下滴时，应马上送进烘干房3、黄模转运工序要避免磕碰，磕碰后涂料与白膜分离4、架车应有防护装置，如捆绑空气棉条或保温海绵管5、补涂是发现涂层虚连，应去除后再补涂蚊咬缺陷特征：铸件上出现如同蚊子叮咬的包状凸起，多半出现在白膜挂涂时的水平方向产生原因：1. 涂料的润湿性较差，隔水性欠缺，挂涂后再滴流阶段本次挂涂的涂料把上一次的涂料浸湿，使上一次的涂层与白膜分离，在重力作用下局部下沉，形成包状空腔。
浇注温度和机械振动对消失模铸造镁合金组织和力学性能的影响
Ｍｉｒ ｓ ｒ ｃｕ ｅａｎ ｃ ａ ｉａ ｏ ｅ ｔ ｓｏ ｏ ｔＦ ａｍ ｃ ｔｕ ｔ ｒ ｄ Ｍｅ ｈ ｎｃ ｌ ｏ Ｐｒ ｐ ｒｉ ｆＬ ｓ ｏ ｅ
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ＷＡ Ｇ ｕ ｎｑｎ ， ＡＮ Ｚ－ａ ， ｌ－ ｉｎ ， Ａ ｅｆｎ ， ＯＮＧ Ｘｕ ｎｐ Ｎ Ｙ ａ — ｉ Ｆ ｉｉｎ Ｌ ｊｑａ ｇ ＴＩＮ Ｘｕ － ｇ Ｄ ｇ ｔ ｉ ｅ ａ —ｕ （ ｔｔ ｅ ａ ｏａｏｙｏ ｔｒ Ｉ ｒｃ ｓ ｉｇａ ｄＤｅ＆ Ｍｏ ｌ Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙ Ｓ ａｅＫ ｙＬ ｂ ｒｔｒ ｆ Ｍａｅｉ ｏ ｅ ｓｎ ｎ ｉ ａＰ ｕｄ ｅ ｈ ｏｏ ， ｇ Ｈ ａ ｈ ｎ ｎ ｅｓ ｙｏ ｃ ｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ， ｕ ａ ３ ０ ４ Ｈ ｂ ｉＣ ｉａ ｕ ｚ ｏ ｇ Ｕ ｉ ｒｉ ｆ ｉ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｗ ｈ ｎ４ ０ ７ ， ｕ ｅ， ｈｎ ） ｖ ｔ Ｓ ｅ
摘 要 ：研究结果表明：低的浇注温度有利于细化Ａ ９Ｄ Ｚ Ｉ ￣失模铸件试样的晶粒和提高其力学性能，但低于７０℃时晶 ４
粒细化程度 和力学性能相差不大；机械振 动能 明显细 化不 同浇 注温度下 的消失模Ａ ９Ｄ晶粒 ，且在７ ０℃温度 下细 化 ＺＩ ４ 程度 最好 ；机械振 动能大幅提 高Ａ ９Ｄ￣ 失模铸件试样 的力 学性 能，其 中抗拉 强度和 断后伸长率相 比于铸 态的，分 别 ＺＩ 提 高 了２ － ３ ％和 ２ ． ２ ０８ ％。维普资讯 http://w铸・造
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浇注温 度和机械振动对消失模 铸造镁合金组织 禾 力学性能 的影响 Ｉ １
锻造对AZ91镁合金组织与性能的影响
锻造对AZ91镁合金组织与性能的影响摘要：研究了在380℃条件下一次锻造和两次锻造对AZ91合金组织和性能的影响。
结果表明，锻造有效的细化了镁合金组织，提高显微硬度和力学性能。
相比一次锻造，镁合金经二次锻造后，再结晶更加完全，晶粒进一步细化，力学性能进一步提高。
关键词：锻造；镁合金；显微组织；性能前言：镁合金以其比强度和比刚度高、电磁屏蔽性能和阻尼性能好，以及具有良好的切削加工性能和尺寸稳定等优点，被认为是21世纪最具发展潜力的“绿色结构材料”，已逐步在航空航天、电子、汽车等行业获得广泛应用。
AZ91合金属于Mg-Al-Zn-Mn系铸造镁合金，由于其良好的铸造性能而成为目前工业中最常用的压铸镁合金之一。
镁合金在低温变形条件下承受的变形量有限，常通过热加工来生产。
AZ91合金可通过挤压、锻造以及轧制等塑性变形，可使其具有比铸件更高的强度、更好的延展性及力学性能；同时，还可以通过后续的热处理使其性能得到进一步的改善，以满足材料全面性能的要求。
1.试验原料及方法1.1 试验原料本试验所用材料为AZ91镁合金，其化学成分见表1所示。
1.2 试验方法将AZ91镁合金在380℃条件下，分别采用高度减少40%的变形量进行一次锻造和一次锻造后以60%的变形量进行第二次锻造的两种工艺，并对两种工艺锻造后的试验料进行取样。
锻造是在200t压力机上完成，每次锻造前都采用石墨油对磨具和坯料进行润滑，锻造速度为15mm/s，镁合金二次锻造后的宏观形貌如图1所示。
采用Olympus D11型光学显微镜观察金相组织，试样经金相砂纸磨光后，用氧化镁抛光剂在鹿皮上抛光；浸蚀后，用酒精冲洗吹干。
拉伸试验在Instron 5569万能试验机上进行，拉伸速度为1mm/min，试样的尺寸如图2所示。
2.结果与分析2.1 锻造前后合金的显微组织AZ91镁合金锻造前后的光学显微组织如图3所示。
图中可见，铸态AZ91镁合金的晶粒尺寸较大，如图3(a)所示。
机械振动对ZL101消失模铸造组织及性能的影响
ZL101 组织及性能的影响。试验结果表明 , 在 ZL 101 铝合金消 失模铸造凝固过程中进行机械振动能有效细 化铸件组织 , 降 低针孔率 , 提高铸件抗拉强度和伸长率。对比分析表明 , 振动频率为 20~ 60 H z 且采用垂直方向振动 时 , 铸 件的组织较 好 , 抗拉强度和伸长率可达 180 M Pa 和 2. 7 % 。 关键词 消失模铸造 ; 铝合金 ; 振动凝固 ; 组织性能 T G249. 6; T G 146. 2+ 1 文献标志码 A 文章编号 1001- 2249( 2009) 03- 0290- 03 中图分类号
2. 2
不同振动频率对铸件组织及性能的影响
在 ZL 101 铝合金消失模凝固过程中垂直振动不同 频率下的试样金相图见图 6。根据金相图, 通过软件分 析计算出初生相 枝 晶的平 均晶粒尺 寸变化见 图 7。 由图 6 和图 7 可知 , 不同振动频率对铸件的组织影响不 同。随着振动频率增加, 发达 树枝晶组织显著减少 , 存在于晶界上的共晶组织变得细小。当以某一振幅的 较低频率振动时, 由于共晶组成相以较小的生长速度生 长, 向液相排出的溶质原子增多 , 加快了界面前的横向 扩散 , 同时也增加了横向扩散所能利用的时间, 从而使 层间距变大, 共晶硅粗化 ; 当施以频率较高的振动时, 由 于熔体剧烈运动, 晶核大量增加, 生长速度加快, 虽然界 面向前的横向扩散有所加快 , 但由于向液相排出的溶质 原子减少 , 同时 , 横向扩散所能利用的时间减少, 从而使 层间距变小, 层片增多, 组织细化[ 5] 。 在不同垂直振动频率下凝固试样的抗拉强度和伸 长率变化见图 8 。从图 8 中可以看出 , 随着振动频率的 增加 , 试样的抗拉强度和伸长率逐渐增大, 频率在 0~ 20 H z 之间 , 性能提高显著 , 但 20~ 60 H z 振动频率, 试 样抗拉强度和伸长率 增加趋缓。根据 H all Petch 公 式 和改进的 T aylor 理论可知, 具有较少滑移系的六方结 构金属的晶界对晶粒的滑移变形具有强烈的阻碍作用 ,
实验研究机械振动对ZL205A合金低压振动铸造的影响
实验研究机械振动对ZL205A合金低压振动铸造的影响【摘要】这篇实验研究的目的是探讨机械振动对ZL205A合金低压振动铸造的影响。
首先介绍了ZL205A合金低压振动铸造工艺，然后详细分析了机械振动对铸件质量和性能的影响，包括振动参数对铸件质量的影响、对晶粒尺寸和显微组织的影响，以及对机械性能的影响。
实验结果表明，振动可以明显改善合金铸件的性能，振动参数的选择对铸件质量有显著影响，并且振动对晶粒尺寸和显微组织也具有一定影响。
振动技术在低压铸造中具有重要的应用前景，对提高铸件质量和性能具有积极作用。
【关键词】关键词：ZL205A合金、低压振动铸造、机械振动、铸件质量、晶粒尺寸、显微组织、机械性能、振动参数。
1. 引言1.1 研究背景针对ZL205A合金低压振动铸造的研究始于对该合金的优良性能和广泛应用的需求。
ZL205A合金是一种常用的铝合金材料，在航空航天、汽车制造和其他工业领域具有重要的应用价值。
传统的铸造工艺存在一些缺陷，例如晶粒粗大、组织不均匀、气孔等，这些缺陷会影响合金的力学性能和耐腐蚀性能。
提高ZL205A合金铸件的质量和性能成为当前研究的焦点。
1.2 研究目的本文旨在探讨机械振动对ZL205A合金低压振动铸造的影响。
具体研究目的包括：通过实验研究机械振动对ZL205A合金低压振动铸造工艺参数的影响，包括振动频率、振动幅度等；分析振动对铸件质量的影响，包括铸件表面质量、内部气孔等方面；研究振动对晶粒尺寸和显微组织的影响，探讨振动对ZL205A合金低压铸件组织结构的影响规律；探讨振动对铸件机械性能的影响，包括抗拉强度、硬度等指标。
通过以上研究目的的设定，可以全面了解机械振动对ZL205A合金低压振动铸造的影响机理，为优化铸造工艺提供理论依据和技术支持。
1.3 研究意义实验研究机械振动对ZL205A合金低压振动铸造的影响的研究意义非常重要。
通过深入探究机械振动对于铸件性能的影响，可以为提高ZL205A合金低压振动铸造工艺的质量和效率提供指导。
材料加工工艺简答题
简答题铸造部分1、影响充型能力的主要因素答：影响充型能力因素是通过两个途径发生作用的：影响金属与铸型之间的热交换条件，从而改变金属液的流动时间：影响金属液在铸型中的水力学条件，从而改变金属液的流速。
归纳为四类：第一类——金属性质方面的因素：金属的额密度、比热容、热导率、结晶潜热、年度、表面张力等第二类——铸型性质方面的因素：铸型的蓄热系数、密度、比热容、热导率、温度、涂料层、发气性、透气性第三类——浇注条件方面的因素：液态金属的浇注温度、液态金属的静压头、浇注系统中压头损失总和、外力场第四类——铸件结构方面的因素：铸件的折算厚度、由铸件结构所规定的型腔的复杂程度引起的压头损失2、液体在浇注系统中的流动特点答：自然对流和强迫对流。
自然对流是由密度差和凝固收缩引起的流动。
强迫对流是由液体收到各种方式的驱动力而产生的流动，如压力头、机械搅拌、铸型振动及外加电磁场3、浇注系统按液态金属引入铸型型腔的位置分类，主要有哪几种形式，优缺点各是什么？答：顶注式：以浇注位置为基准，金属液从铸件型腔顶部引入的浇注系统优点：（1）有利于铸件自上而下顺序凝固，能够有效发挥顶部冒口的补缩作用（2）液流流量大，充型时间短，充型能力强（3）造型工艺简单、模具制造方便，浇注系统和冒口消耗金属少缺点：对铸型冲击大，容易导致液态金属的飞溅、氧化和卷入气体，形成氧化夹渣和气孔缺陷底注式：內浇道设在逐渐底部优缺点与顶注式相反中注式：引入位置介于顶注和底注之间，优缺点也介于之间阶梯式：优点：金属液自下而上充型、充型平稳，型腔内气体排出顺利。
充型后上部金属液温度高于下部，有利于顺序凝固和冒口的补缩。
充型能力强，易避免冷隔和浇不足等铸造缺陷。
缺点：造型复杂，浇注控制难4、简述逐渐的几种凝固方式及优缺点答：（1）逐层凝固合金在凝固过程中其断面上固相和液相由一条界线清楚地分开。
常见合金如灰铸铁、低碳钢、工业纯铜。
逐层凝固时，固液界面比较光滑，对未结晶金属液的流动阻力小，故流动性好、补缩性好，逐渐产生冷隔，浇不足、缩松等缺陷的倾向小（2）糊状凝固合金在凝固过程中先呈糊状而后凝固。
振动凝固对消失模铸造球铁组织特征的影响
振 动凝 固对消 失模 铸造 球铁 组织 特征 的影 响
宗晓明 ，陈怀刚 ，梁兴江 ，刘致文
（ 洛阳轴研科技股份有限公司 ，河南 洛阳 ４ ７ １ ０ ３ ９ ）
摘要 ：试验研 究 了振动凝 固对 消失模铸 造球铁合金石 墨形 态、基体组织及硬度 的影响，浇注不 同厚度 的试样 ，对 比了厚度 ５ ｍ ｍ 、１ ０ ｍ ｍ 、２ ０ ｍ ｍ 、４ ０ ｍ ｍ 试样在静 止凝 固与振动凝 固条件 下组 织
Ｚ ＯＮ Ｇ Ｘ ｉ ａ ｏ ｍｉ ｎ ｇ ， Ｃ Ｈ Ｅ Ｎ Ｈ ｕ ａ ｉ ｇ ａ ｎ ｇ ， Ｌ Ｉ Ａ Ｎ Ｇ Ｘ ｉ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｌ Ｉ Ｕ Ｚ ｈ ｉ ｗｅ ｎ （ Ｌ ｕ ｏ ｙ ａ ｎ ｇ Ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｌ ｕ ｏ ｙ ａ ｎ ｇ ４ ７ １ ０ ３ ９ ， Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
消失模铸造用双电机振动设备分析与设计
消失模铸造用双电机振动设备分析与设计作者：席红梅程精涛来源：《理论与创新》2020年第19期【摘要】振动在消失模铸造中有着重要的作用，它不仅可以使干砂填充紧实，而且可以通过振动细化晶粒，从而直接影响铸件的表面质量、尺寸精度以及产品的品质。
在消失模铸造中通过振动台对铸件的浇注和凝固过程中施加一定振幅和频率的振动，可以使得其组织晶粒得到对应的细化，并且提高铸件的性能。
为此，在可行性方案设计下设计了一种双电机振动台，可以通过调节振幅和频率实现振动台所起的填砂紧实作用以及铸造时起细化晶粒作用，已获得较高的铸件质量和较好的铸件性能。
【关键词】振动台;消失模铸造;填砂紧实;细化晶粒【Abstract】： Vibration table played an important role in Lost-foam casting， which not only compacted dry sand， but also refined grain by the vibration， and directly affected the surface quality， dimensional accuracy and product quality of castings. By applying the vibration of amplitude and frequency during casting and solidification in the Lost-foam casting， the grain size of the casting can be refined and the properties of the casting can be improved. Therefore， under the feasible scheme design， a double-motor vibration table was designed， which can be used to fill sand tightly and to refine grain when casting by adjusting amplitude and frequency， higher casting quality and better casting properties have been obtained.【Key words】： vibration Table; Lost-foam Casting; sand packing; grain refinement引言消失模铸造是一种新型的、绿色的铸造技术，是铸造史上的革新。
机械变形对振动特性的影响分析
机械变形对振动特性的影响分析引言：振动是机械系统中常见的现象，对于保证机械系统的正常运行和工作效率具有重要意义。
而机械变形作为一种普遍存在的现象，会对振动特性产生一定的影响。
本文将分析机械变形对振动特性的影响，并探讨减少机械变形对振动特性的方法。
一、机械变形对振动特性的影响1. 弹性变形的影响弹性变形是指在外力作用下，机械结构发生弯曲、压缩或拉伸等变形。
这种弹性变形会改变机械系统的刚度和自然频率，进而影响振动特性。
当机械结构发生弯曲时，刚度会减小，自然频率会增加，振动特性发生变化。
2. 热变形的影响由于机械结构在工作过程中会受到温度的影响，产生热变形。
这种热变形会导致机械结构的尺寸发生变化，进而影响其振动特性。
例如，热膨胀引起的尺寸变化会导致机械系统的刚度和自然频率发生变化，进而影响振动特性。
3. 弹塑性变形的影响机械系统在受到超载或冲击载荷作用下，可能发生弹塑性变形。
这种变形会导致机械系统的刚度和自然频率发生变化，进而影响振动特性。
例如，弹塑性变形会导致机械系统的刚度降低，自然频率减小，振动特性发生变化。
二、减少机械变形对振动特性的方法1. 优化设计通过合理的结构设计和材料选择，可以减少机械结构的变形。
例如，在设计过程中考虑加强支撑结构、增加刚度等措施，可以降低机械结构的变形程度，减小对振动特性的影响。
2. 加强结构刚度通过增加结构刚度，可以降低机械结构的变形程度，进而减小对振动特性的影响。
例如，可以采用加厚结构件、增加连接螺栓等方式来提高机械结构的刚度，从而减少变形。
3. 控制温度变化控制机械系统的工作温度，可以减少热变形对振动特性的影响。
例如，可以采用冷却系统或隔热材料对机械结构进行保护，防止温度变化引起的尺寸变形。
4. 加强防护措施在机械系统中加强防护措施，可以减少弹塑性变形对振动特性的影响。
例如，在设计过程中考虑合理的冲击吸收装置、减震材料等，可以降低冲击载荷的传递，减少机械结构的变形。
机械振动对焊接熔池金属凝固过程的影响
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ZHA NG De- fen( 张德芬 ) . Study about the effect of mechanical vibration welding on welding quality ( 机械振动焊 接对焊 接 质量影响的研究 ) [ D] . Fushun petroleum institut e( 抚顺石油学院 ) , 2000 . CHEN Jin- t ao ( 陈金 涛 ) , G ONG Zhao- kun( 宫照 坤 ) , QU M u( 曲 牡 ) , 等 . T he effet of vibration welding on mechanical performance of weld( 振动焊接对焊缝力学性能的影响 ) [ J] . Journal of Dalian science and eng ineering colleg e ( 大连理工大学 学报 ) , 2001 , 41( 1) , 35- 37.
第 21 卷第 4 期 2001年12月
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Vol. 21 N o. 4 Dec. 2001
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文章编号 : 1005- 3883( 2001) 04- 0051- 04
机械振动对焊接熔池金属凝固过程的影响
如何既降低焊接残余应力又细化焊缝及热影响 区的组织是焊接工作者面临的一道难题。后三位作 者在长期从事机械振动调整焊接残余应力研究成果 的基础上 , 开展了机械振动焊接的研究工作, 已取得 较好的试验成果 。大连理工 大学进行了对 接 板梁和箱梁的振动焊接试验, 研究了振动频率对焊 缝力学性能的 影响[ 4] 。可望机 械振动焊接能 成为 解决这一难题的一种有效方法 , 其基本过程是在进 行常规焊接的同时使工件进行一定频率和振幅下的 受迫振动。控制焊缝金属的凝固 , 是获得优良焊接 接头的重要手段之一。机械振动作用于整个焊接过 程, 必对焊缝金属的凝固和后续固态相变以及热影 响区组织的变化产生影响。由于焊缝金属凝固后的 组织状态对焊缝的最终性能有着决定性的影响 , 本 文着重就机械振动对焊接熔池金属凝固过程的影响 进行探讨。
对铸造合金机械性能会产生一定的影响
对铸造Al-Si-Mg合金机械性能会产生一定的影响一、前言铸造Al-Si-Mg合金，因其具有良好的机械性能和工艺性能，应用广泛，世界各工业发达国家的标准中都有这类合金。
本文综述了杂质元素、净化、晶粒细化、变质处理和热处理等工艺因素对铸造Al-Si-Mg合金机械性能的影响，探讨了提高这类合金机械性能的一些途径。
二、杂质元素在杂质元素中，Fe对铸造Al-Si-Mg合金的危害最大。
它与Al易形成脆性的金属间化合物，严重降低材料的韧性。
在Al-Si-Mg合金的凝固过程中，可以形成多种含铁化合物，其中以β相(即FeSiAl5,Al9Fe2Si2)对合金的机械性能的影响最为严重。
随着β相呈粗片状沉淀析出，将导致延性、冲击韧性和抗断裂韧性的降低。
因此，提高材料的机械性能，必须严格控制Fe量或削弱Fe对性能的有害影响。
控制Fe量首先要选用纯度高、含铁量低的原材料，其次对一些铁质坩埚和其他熔炼工具涂以防增铁涂料，尽量避免这些因素导致合金增铁。
同时也可通过添加一些合适的元素来中和Fe的有害作用，最广泛使用的中和剂有Mn，其次是Cr、稀土、Be等。
Mn可使粗针状FeSiAl5相变成一个良性分布的汉字型组织(FeMn)3Si2Al5，以减少对合金的有害影响。
Mn和Fe之和超过0.8%时，会形成一种六方球体的(FeMn)7Si2Al5初生组织。
Cr的中和作用是由于它使枝晶状的β相被α相((Cr,Fe)Si4Al3)所替代，铁的这种化合物对材料的有害作用要弱一些。
稀土加入熔体后，可与Fe形成熔点较高的化合物，随渣排出，从而降低含Fe量。
在一些优质铸件中常常加入微量Be，它既可因减少合金的氧化而提高延伸率，又能提高铁相的弥散度，使粗针状β相转化为微小的等轴晶，从而提高了强度和韧性。
Be加入Al-Si-Mg合金中还可以防止Al10Mg4Si4Fe化合物的生成，有利于提高Mg的固溶量，从而提高强度。
因此，加入Be具有提高强度和韧性的双重作用。
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机械振动对消失模壳型铸造镁合金组织性能影响
听了刘雅政教授这节关于材料成形过程中组织性能控制尤其是特钢产品质量控制之后，我了解到要想使产品质量有所改变我们可以通过适合的加工方法来进行控制。
大家应知道，当前大多数铸造工艺在生产较大尺寸复杂薄壁镁合金精密铸件时常常遇到成形困难、铸造缺陷多、品质低等问题。
虽然目前的新技术消失模壳型铸造技术综合了泡沫模的低成本、收缩小、较大尺寸和结构设计灵活，陶瓷型壳的高精度等特点，但是消失模壳型铸造获得镁合金铸件微观组织粗大，致使铸件性能偏低。
那样我们该如何来改变其组织性能呢?我们肯定会想到通过振动来改变性能，振动又分为机械振动、气动振动、电磁振动和超声波振动等。
这里我们来看看机械振动是如何改变组织，从而提高性能的？
我们可知消失模壳型铸造AZ91D镁合金的凝固组织主要由初生α-Mg相和第
二相β-Mg
17Al
12
组成。
在未施加振动时，随着铸件壁厚的增大，初生α-Mg相的
晶粒尺寸不断增大，其形貌由细小枝晶逐渐演变为粗大的树枝晶，并且第二相颗粒尺寸也不断增大，迅速由细小点状分布形态发展成粗大的块状或网状结构分布形态。
有研究发现，当铸件壁厚为10mm时，晶粒平均直径仅为227.13μm，而铸件壁厚为40mm时，晶粒平均直径达到333.35μm，其相比前者，晶粒平均直径增加了47%。
同时，镁合金力学性能逐渐降低。
当铸件壁厚为10mm时，AZ91D 镁合金的性能最高，其抗拉强度、屈服强度、延伸率和布氏硬度分别达到129.5MPa、114.7 MPa、7.1%和58.6HBW。
其相比铸件壁厚40mm，抗拉强度、屈服强度、延伸率和布氏硬度分别提高了45.3%、31.1%、20.3%和46.5%。
另外，随着铸件壁厚的增大，铸件的致密度降低，拉伸试样的断口由准解理为主+局部韧性的复合断裂方式向完全脆性解理断裂方式转变。
研究发现，经过机械振动后，相同铸件壁厚条件下的AZ91D镁合金铸件凝固组织得到明显细化，铸件致密度得到提高，且力学性能（抗拉强度、屈服强度、延伸率、硬度等）均得到不同程度提高；机械振动后，随着铸件壁厚的增加，铸件的细化率、力学性能的提高幅度均显著增大。
其中当壁厚为40mm时，经过机械振动后，铸件晶粒的平均直径为151.34um，相比未振前细化率达到55%；铸件抗拉强度相比未振前提高了53.2%，屈服强度提高了26.5%，延伸率提高了25.4%，
布氏硬度提高了33.5%。
另外，经过机械振动以后，拉伸试样的断口由未振动前
的完全脆性解理断裂方式向韧性断裂方式转变。
机械振动细化消失模壳型铸造AZ91D镁合金凝固组织的机理主要就是：首先，它提高了金属的熔点温度，即提高了液相线平均温度，从而提高了过冷度，造成自发核心数目的增多，使晶粒细化；其次，机械振动引起金属液强迫流动，当温度较高的液体流过枝晶，由于枝晶的各处熔点不同，使熔点比较低的枝晶根
部发生溶解，造成枝晶熔断，形成大量仔晶作为新晶粒的晶核，发生晶粒增值；再之，机械振动造成液体紊流，发生相对位移，由于液体存在着粘性，在液体各
部分存在运动速度差异，这种粘性剪切使枝晶臂折断、破碎、增值，从而形成许
多细小晶粒；还有机械振动产生“结晶雨”，使游离细小晶核多，有效异质衬底多，从而细化晶粒。
在以上综合作用下，机械振动大大细化了消失模壳型铸造AZ91D镁合金凝固组织，从而解决我们的消失模壳型铸造获得的镁合金铸件微观
组织粗大，造成铸件性能偏低的问题。
参考文献：
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[6] 胡赓祥, 蔡珣, 戎咏华. 材料科学基础[M].上海:上海交通大学出版社, 2009.。