本文關(guān)鍵詞：鎂合金氣釘槍槍體壓鑄熱裂紋仿真與實(shí)驗(yàn)研究

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【摘要】：氣釘槍槍體作為一種壓力容器,一般由鋁合金或鎂合金壓鑄而成。釘槍體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,壁厚不均勻,在實(shí)際生產(chǎn)中裂紋缺陷嚴(yán)重。論文通過模擬仿真與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,優(yōu)化鎂合金釘槍體壓鑄工藝參數(shù)和澆注系統(tǒng),減少釘槍體熱裂紋缺陷,并對熱裂紋形成機(jī)理進(jìn)行分析和討論；采用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、能譜、顯微硬度測試以及X射線衍射技術(shù)等分析方法研究固溶時(shí)效處理對壓鑄鎂合金缺陷帶的微觀組織以及壓鑄鎂合金力學(xué)性能的影響規(guī)律。鎂合金釘槍體裂紋主要發(fā)生在槍體主氣缸頂部、主氣缸螺紋連接處、主氣缸側(cè)面、主氣缸與手柄連接處、手柄末端以及主氣缸內(nèi)。3D激光斷層掃描和顯微組織觀察表明,裂紋類型主要為熱裂。流場分析結(jié)果表明,高溫金屬液直接沖擊主氣缸處的型芯,主氣缸部位有輕微的卷氣現(xiàn)象。溫度場分析結(jié)果表明,內(nèi)澆口封閉較早,釘槍體獲得的補(bǔ)縮有限,主氣缸側(cè)面存在孤立的熔池。通過設(shè)計(jì)三因素三水平的正交實(shí)驗(yàn)對釘槍體熱裂傾向進(jìn)行預(yù)測,結(jié)果表明,數(shù)值模擬預(yù)測的缺陷位置與實(shí)際生產(chǎn)中熱裂多發(fā)位置基本一致,模具預(yù)熱溫度對釘槍體熱裂傾向的影響最大,澆注溫度其次,壓射速度影響最小,當(dāng)鎂合金釘槍體澆注溫度為690℃、壓射速度為5m/s、模具預(yù)熱溫度為230℃時(shí),槍體的熱裂傾向相對最小,為0.0900。采用優(yōu)化后的壓鑄工藝參數(shù),經(jīng)過氣密性檢測后,釘槍體合格率達(dá)到了72%,合格釘槍體平均泄漏量為21.6ml/min。對比分析九組工藝參數(shù)下,釘槍體主氣缸側(cè)面節(jié)點(diǎn)的固相分?jǐn)?shù)與等效應(yīng)力的變化關(guān)系發(fā)現(xiàn),當(dāng)鎂合金固相分?jǐn)?shù)大于50%時(shí),各組均產(chǎn)生了等效應(yīng)力,當(dāng)固相分?jǐn)?shù)大于90%時(shí),拉應(yīng)力迅速上升,此時(shí),鑄件產(chǎn)生熱裂紋的可能性最大。對優(yōu)化后的澆注系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)果表明,新方案避免高溫金屬液直接沖擊主氣缸處的型芯,充型平穩(wěn),排氣效果良好；在凝固過程中,釘槍體溫度場均勻,模具熱平衡效果好,壁厚部位能得到澆口或溢流槽的補(bǔ)縮；槍體熱裂傾向減小到0.0807。壓鑄實(shí)驗(yàn)表明,釘槍體熱裂紋缺陷較少,其中主氣缸處的熱裂紋缺陷下降最為明顯,主氣缸頂部熱裂紋基本消失。經(jīng)氣密性檢測后,釘槍體合格率達(dá)到84%,合格釘槍體平均泄漏量為16.3ml/min。顯微組織觀察表明,固溶處理后,釘槍體主氣缸處因網(wǎng)狀脆性相富集而形成的缺陷帶逐漸消失,在后續(xù)時(shí)效處理時(shí),β-Mg17Al12呈層片狀或短棒狀重新從基體中脫溶析出,均勻分布于基體上,槍體主氣缸處缺陷帶消失。XRD測試表明,隨著固溶處理保溫時(shí)間的延長,p相逐漸消失,經(jīng)時(shí)效處理后p相重新出現(xiàn)。能譜分析表明,壓鑄態(tài)基體中Mg和Al元素的分布極為不均勻,出現(xiàn)了不同程度的偏聚現(xiàn)象,經(jīng)固溶處理后,合金元素得到充分?jǐn)U散,Mg、Al元素在基體中的分布較為均勻。經(jīng)410℃×14h和200℃×12h固溶時(shí)效處理后,鎂合金抗拉強(qiáng)度和斷后伸長率分別為203.3Mpa和3.71%,較壓鑄態(tài)組織分別提高了25.03%和57.20%,缺陷帶處的硬度由原先的160.8HV下降到76.3HV,與基體組織相當(dāng)。
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH49;TG249.2

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