ZL112Y鋁合金半固態(tài)連續(xù)觸變漿料制備工藝及裝置的研究.pdf

1、本論文是研究ZL112Y鋁合金的半固態(tài)連續(xù)觸變成形料坯制備工藝，設(shè)計(jì)一套合適的半固態(tài)連續(xù)觸變重熔裝置，以及找到一套合理的連續(xù)觸變重熔工藝的工藝參數(shù)。 根據(jù)半固態(tài)連續(xù)觸變成形的原理，自行設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)裝置。裝置主要包括原始坯料的制備裝置以及二次重熔裝置。原始坯料是采用低過(guò)熱法制備，因此坯料制備裝置包括熔煉鋁合金的電阻爐以及澆注料坯的金屬模具。坯料的二次重熔選用感應(yīng)加熱方式，因此二次重熔裝置包括用以二次加熱的三臺(tái)感應(yīng)加熱設(shè)備及與之匹

2、配的感應(yīng)線圈、重熔用坩堝、支撐坩堝用的支架以及控制半固態(tài)漿料出料的底座。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷的進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)，包括坩堝的加固、坩堝材料的重新選擇以及底座結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。 裝置設(shè)計(jì)完后，進(jìn)行了裝置的可行性性驗(yàn)證。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明:1)支架的結(jié)構(gòu)合理，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)感應(yīng)加熱設(shè)備及坩堝有序的組裝，滿足連續(xù)式生產(chǎn)的要求；2)感應(yīng)線圈穩(wěn)定性好，與感應(yīng)加熱設(shè)備能很好的匹配，發(fā)揮感應(yīng)加熱設(shè)備較大的加熱功率；3）控制半固態(tài)漿料出料的端座的結(jié)構(gòu)比較合理，能夠

3、有效的操控半固態(tài)漿料的流出，在端座中采用升熱裝置后，漿料在流出過(guò)程不會(huì)發(fā)生凝固現(xiàn)象而保持半固態(tài)狀態(tài)。4）整套裝置的關(guān)鍵問(wèn)題在于重熔用的坩鍋的選用，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，選用的幾種坩堝的強(qiáng)度均達(dá)不到實(shí)驗(yàn)的要求，在高溫下出現(xiàn)了裂紋而發(fā)生鋁液的泄漏，因此坩堝問(wèn)題還有待改進(jìn)。 為找到一套合理的連續(xù)重熔工藝，采用了ANSYS數(shù)值模擬軟件進(jìn)行了坯料在連續(xù)觸變重熔過(guò)程中的溫度場(chǎng)分布的模擬。在進(jìn)行連續(xù)觸變重熔的模擬前，為了驗(yàn)證模擬的正確性，進(jìn)行了對(duì)原有

4、的最大振蕩功率加熱、緩慢加熱、以及采用優(yōu)化工藝加熱實(shí)驗(yàn)的模擬。通過(guò)模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果的對(duì)比，證明模擬能夠正確的反映坯料在實(shí)際加熱過(guò)程中溫度變化的規(guī)律，而且模擬得到的坯料溫度數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)基本吻合，誤差不大。在進(jìn)行了細(xì)微的材料物理參數(shù)修正以及感應(yīng)加熱模型的改進(jìn)后，進(jìn)行了半固態(tài)連續(xù)觸變重熔的模擬。通過(guò)對(duì)在三臺(tái)感應(yīng)加熱設(shè)備不同加熱功率匹配下的模擬，找到了坯料由室溫加熱到半固態(tài)過(guò)程中各臺(tái)感應(yīng)加熱設(shè)備合理的加熱功率以及加熱時(shí)間。大、中、小功率三臺(tái)