2023年全國碩士研究生考試考研英語一試題真題(含答案詳解+作文范文)_第1頁
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文檔簡介

1、本文以低壓鑄造大型 ZL205A合金筒形件為研究對象,針對筒形件中出現(xiàn)的典型宏觀偏析以及縮孔縮松缺陷,通過生產(chǎn)實際、實驗研究并結(jié)合數(shù)值模擬技術(shù)的方法,研究了筒形件工藝結(jié)構(gòu)對鑄件凝固特征以及缺陷形成的影響規(guī)律。揭示了筒形件中典型宏觀偏析的形成機(jī)制以及相應(yīng)的補(bǔ)縮行為,建立了線狀宏觀偏析的預(yù)測判據(jù)公式,并提出了縮孔縮松缺陷的控制方法和預(yù)測判據(jù)公式。
  通過 ZL205A合金筒形件典型工藝的分類,對筒形件工藝結(jié)構(gòu)的變化對鑄件模數(shù)以及凝固

2、特征的影響進(jìn)行了研究。結(jié)合模擬計算和實際生產(chǎn)獲得的數(shù)據(jù),對于壁厚相同的筒形件,其外形尺寸和內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸的變化對鑄件模數(shù)的影響很小。筒形件的凝固特征可通過其模數(shù)進(jìn)行表征,具有相近模數(shù)的筒形件,其凝固特征也相近。
  ZL205A筒形件中各宏觀偏析缺陷的形成位置比較固定,線狀宏觀偏析總是位于鑄件蒙皮與縫隙式澆注系統(tǒng)相接觸的部分,并以鑄件下部為主。云霧狀宏觀偏析則主要位于鑄件中部對應(yīng)兩個縫隙式澆注系統(tǒng)的蒙皮處。線狀以及云霧狀宏觀偏析缺陷

3、主要出現(xiàn)在無內(nèi)部結(jié)構(gòu)的筒形件中,其中云霧狀偏析產(chǎn)生的概率較低。具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的筒形件中存在的主要缺陷則為縮孔縮松,部分伴有線狀宏觀偏析缺陷。對缺陷形成位置的凝固特征進(jìn)行的分析結(jié)果表明,云霧狀宏觀偏析的形成與縮松缺陷產(chǎn)生傾向存在一定的聯(lián)系。
  ZL205A合金筒形件在凝固后期,鑄件特有的工藝結(jié)構(gòu)及其圓周方向上對應(yīng)縫隙式澆注系統(tǒng)的鑄件蒙皮處存在的熱節(jié),將導(dǎo)致該位置具有較高的熱裂傾向,容易在熱裂敏感溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象。通過對該位置補(bǔ)

4、縮角度、溫度分布、溫度梯度以及相應(yīng)的固相率分布的研究表明,即使熱節(jié)前段的固相率超過90%時,對應(yīng)的縫隙式澆注系統(tǒng)仍然具備良好的補(bǔ)縮條件。結(jié)合縫隙式澆注系統(tǒng)內(nèi)沿重力方向上的溶質(zhì)濃度分布梯度結(jié)果,熱裂紋形成時所進(jìn)行的補(bǔ)縮行為將最終導(dǎo)致該裂紋的“愈合”和線狀宏觀偏析的形成。根據(jù)這一機(jī)制,通過非線性概率 Logistic回歸分析方法建立了預(yù)測線狀宏觀偏析產(chǎn)生的判據(jù)公式——線狀偏析傾向性因子,并獲得了相應(yīng)的臨界值。
  通過試驗設(shè)計,對自由

5、凝固的鑄件進(jìn)行振動測量。試驗結(jié)果表明,ZL205A合金凝固過程中存在爆發(fā)式補(bǔ)縮行為,但該補(bǔ)縮行為的出現(xiàn)具有一定的隨機(jī)性和偶然性。通過對宏/微觀爆發(fā)式補(bǔ)縮行為的理論研究表明,較小的補(bǔ)縮角、突然變化的補(bǔ)縮通道尺寸、較高的固相率是影響宏觀爆發(fā)式補(bǔ)縮行為的關(guān)鍵因素。而微觀爆發(fā)式補(bǔ)縮行為發(fā)生的動力學(xué)和熱力學(xué)的條件則表明,微觀爆發(fā)式補(bǔ)縮行為主要受到補(bǔ)縮距離上的壓力差、補(bǔ)縮方向上的溫度梯度、共晶凝固階段冷卻速率的影響。雖然導(dǎo)致宏/微觀補(bǔ)縮通道阻塞的原

6、因并不相同,但引起宏/微觀爆發(fā)式補(bǔ)縮行為的主要驅(qū)動力均是由液相孤立區(qū)內(nèi)負(fù)壓以及外力所引發(fā)的抽吸作用所提供的。
  云霧狀宏觀偏析的形成是凝固過程中高溶質(zhì)濃度的殘余液相通過微觀爆發(fā)式補(bǔ)縮行為對即將形成的液相孤立區(qū)進(jìn)行填充的結(jié)果。對大型 ZL205A合金筒形件在低壓鑄造過程中產(chǎn)生的兩種典型宏觀偏析形成機(jī)制進(jìn)行比較的結(jié)果表明,線狀宏觀偏析、云霧狀宏觀偏析的形成與鑄件中熱裂缺陷、縮孔縮松缺陷、相應(yīng)的補(bǔ)縮行為以及液相中的溶質(zhì)分布有著非常緊密

7、的聯(lián)系。線狀宏觀偏析與云霧狀宏觀偏析的形成過程中均存在爆發(fā)式補(bǔ)縮行為,相應(yīng)的爆發(fā)式補(bǔ)縮行為如果未能發(fā)生,將導(dǎo)致鑄件本應(yīng)產(chǎn)生宏觀偏析的位置產(chǎn)生相應(yīng)的熱裂缺陷或縮孔縮松缺陷。
  壓力波動的試驗結(jié)果表明,與重力以及恒壓條件下的凝固相比,波動壓力條件下凝固的鑄件具有完好的內(nèi)部質(zhì)量。凝固期間所施加的波動壓力能夠在ZL205A合金的糊狀區(qū)內(nèi)引起彈性波,并因此增強(qiáng)和促進(jìn)了爆發(fā)式補(bǔ)縮行為的產(chǎn)生。有效地使鑄件內(nèi)部原本不能被補(bǔ)縮的部分獲得填充,最終

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