TiB2-A356復(fù)合材料機(jī)器人零件的熔模鑄造工藝與數(shù)值模擬.pdf

1、顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料以其強(qiáng)度高、耐磨性能好、密度小、高溫力學(xué)性能優(yōu)良，且鑄造性能好等優(yōu)點(diǎn)，使其成為航空零件、醫(yī)療器械等領(lǐng)域的理想材料。為滿足機(jī)器人零件的良好力學(xué)性能要求，本文選用TiB2/A356復(fù)合材料為熔模澆注材料，以制得質(zhì)量良好的TiB2/A356復(fù)合材料機(jī)器人零件為研究目的，對(duì)該機(jī)器人零件的熔模鑄造工藝過(guò)程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬分析，并對(duì)其澆注工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，確保鑄件質(zhì)量良好。
　　1.根據(jù)熔模鑄造工藝過(guò)程特點(diǎn)，進(jìn)行了機(jī)

2、器人零件的熔模鑄造型殼制備工藝實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)了機(jī)器人零件的可拆卸式壓型，制得了質(zhì)量良好的機(jī)器人零件蠟?zāi)?。選用硅溶膠為粘結(jié)劑，熔融石英為面層耐火材料，煤矸石為背層耐火材料，制得了強(qiáng)度高、抗變形能力好的機(jī)器人零件的型殼，為機(jī)器人零件的熔模澆注實(shí)驗(yàn)提供材料。
　　2.使用混合鹽反應(yīng)法制備了TiB2/A356復(fù)合材料，并熔模澆注成形。對(duì)鑄件的頂部和底部斷面進(jìn)行電鏡組織實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示，鑄件頂部和底部的TiB2顆粒都呈均勻分布，顆粒沉降現(xiàn)象不明顯

3、，說(shuō)明混合鹽法制備的TiB2/A356復(fù)合材料的顆粒能夠均勻分布在熔體中，有效保證了機(jī)器人零件的鑄造成形要求。
　　3.使用ProCAST數(shù)值模擬軟件對(duì)TiB2/A356復(fù)合材料機(jī)器人零件的熔模鑄造過(guò)程進(jìn)行模擬，在初始實(shí)驗(yàn)工藝參數(shù)為澆注溫度700℃、型殼溫度200℃、澆注速度0.04 m/s時(shí)，對(duì)該機(jī)器人零件的充型過(guò)程熔體流動(dòng)情況和凝固過(guò)程溫度場(chǎng)變化進(jìn)行分析，預(yù)測(cè)了縮孔、縮松缺陷。結(jié)果表明:鑄件頂部凸臺(tái)和底部弧面處出現(xiàn)嚴(yán)重的縮孔縮

4、松，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，驗(yàn)證了ProCAST模擬的準(zhǔn)確性。
　　4.為消除機(jī)器人零件表面的縮孔縮松缺陷，對(duì)機(jī)器人零件的熔模鑄造參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。將工藝參數(shù)設(shè)為:澆注溫度750℃、型殼溫度350℃、澆注速度0.04m/s，并在鑄件頂部凸臺(tái)和冒口處添加保溫材料。模擬結(jié)果顯示:縮孔縮松缺陷主要集中在澆冒口處，機(jī)器人零件部分沒(méi)有縮孔縮松缺陷。最后在優(yōu)化工藝參數(shù)下進(jìn)行了TiB2/A356復(fù)合材料機(jī)器人零件的熔模鑄造實(shí)驗(yàn)，得到無(wú)縮孔縮松缺陷的