本文關鍵詞：汽車修邊模雙液復合鑄造工藝及界面組織性能研究

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【摘要】：汽車覆蓋件模具是汽車行業(yè)十分基礎的工藝裝備,90%以上的汽車零部件都依賴模具成形,傳統(tǒng)的鑲塊拼接工藝及堆焊工藝已不能滿足實際生產(chǎn)需求,因此開發(fā)汽車模具的新技術和新工藝成為當前模具行業(yè)急需解決的問題。本文采用雙液復合鑄造工藝制造雙金屬汽車修邊模具,工作面材質為低合金鋼、基座材質為HT300。首先采用ProCAST軟件及相關理論優(yōu)化了鑄造工藝方案和鑄造工藝參數(shù)；其次鑄造生產(chǎn)具有模具典型結構的階梯試塊,研究澆注間隔時間對階梯試塊成形性和鑄件質量的影響,采用光學顯微鏡、掃描電鏡、Instron-3382型力學性能試驗機、顯微硬度計等,研究了工藝參數(shù)對雙金屬模具復合鑄件過渡層的顯微組織、力學性能、過渡層厚度的影響規(guī)律,探討了復合界面的結合機理。論文的主要結論如下：(1)采用消失模鑄造工藝制造雙金屬汽車修邊模具時,選擇“鋼下鐵上”的造型方式、樹脂砂造型、平做平澆工藝、設計二套澆注系統(tǒng),先澆注低合金鋼,后澆注灰鑄鐵基座；雙金屬修邊模具中的刃口部分選擇側注式澆注形式,灰鑄鐵應選擇底注式澆注形式,且灰鑄鐵部分的內澆口與低合金鋼的溢流口都位于雙金屬的分界面上；該鑄造工藝方案是合理可行的。(2)采用Procast軟件和理論公式計算確定了最佳的雙金屬澆注間隔時間為50-120s、低合金鋼澆注溫度為1530-1550℃,灰鑄鐵澆注溫度為1350-1380℃；在本實驗條件下,具有汽車修邊模具典型結構的階梯試塊雙金屬復合鑄造最佳的澆注間隔時間為90s,該工藝生產(chǎn)的鑄件復合界面清晰、致密,無明顯縮孔、縮松等鑄造缺陷。(3)雙金屬試樣由鋼基體區(qū)、過渡區(qū)和鐵基體區(qū)三個區(qū)域組成。過渡區(qū)呈犬牙狀／鋸齒形結構,最佳過渡層厚度約為400gm,界面附近Cr和Si等元素呈梯度分布,最佳過渡層的結合機制以冶金結合為主,擴散結合、機械結合為輔。(4)復合界面兩側硬度呈梯度分布,其抗拉強度達到339MPa,斷裂位置出現(xiàn)在灰鑄鐵一側,雙金屬界面的結合強度高于灰鑄鐵的。(5)采用雙液復合鑄造方法成功地制備了兩套典型的汽車修邊模具,著色探傷和破壞性試驗結果表明：鑄件整體質量較好,未發(fā)現(xiàn)明顯的縮孔、縮松、夾渣、孔洞等鑄造缺陷,實驗驗證了本文所采用的鑄造工藝方案和工藝參數(shù)是合理可行的。
【關鍵詞】：雙液復合鑄造 雙金屬汽車模具 澆注間隔時間 過渡層 顯微組織 力學性能
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U466
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第1章 緒論14-27
• 1.1 引言14
• 1.2 國內外汽車模具發(fā)展概況14-19
• 1.2.1 汽車模具的分類14-15
• 1.2.2 汽車模具常用材料15
• 1.2.3 國內外汽車模具的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢15-19
• 1.3 雙液復合鑄造工藝19-22
• 1.3.1 雙液復合鑄造工藝的研究現(xiàn)狀19-21
• 1.3.2 液復合鑄造的應用概況21-22
• 1.4 液—液復合界面結合機理22-23
• 1.4.1 機械結合22
• 1.4.2 擴散結合22-23
• 1.4.3 反應結合23
• 1.5 消失模鑄造工藝及其數(shù)值模擬23-24
• 1.5.1 消失模鑄造工藝23-24
• 1.5.2 消失模鑄造工藝的數(shù)值模擬24
• 1.6 選題背景和研究內容24-27
• 1.6.1 選題背景24-25
• 1.6.2 主要研究內容25-27
• 第2章 實驗過程及方法27-32
• 2.1 實驗材料27
• 2.2 實驗工藝流程27
• 2.3 實驗過程27-30
• 2.4 實驗檢測分析30-32
• 2.4.1 拉伸實驗30
• 2.4.2 韋氏硬度實驗30
• 2.4.3 顯微組織分析30-31
• 2.4.4 著色探傷31-32
• 第3章 雙液復合鑄造工藝及其參數(shù)的優(yōu)化32-41
• 3.1 引言32
• 3.2 雙金屬汽車修邊模具材料的選擇32-33
• 3.3 雙液復合鑄造工藝制造汽車模具的特點及其方案33-34
• 3.4 雙液復合鑄造工藝參數(shù)的擬定34-37
• 3.4.1 澆注系統(tǒng)各組元尺寸的擬定34-35
• 3.4.2 雙金屬澆注溫度的擬定35
• 3.4.3 雙金屬澆注間隔時間的擬定35-37
• 3.5 雙金屬修邊模具澆注方式的優(yōu)化37-40
• 3.5.1 工作部分澆注方式的優(yōu)化37-40
• 3.5.2 基座部分澆注方式的擬定40
• 3.6 本章小結40-41
• 第4章 雙金屬汽車修邊模具的組織性能研究41-64
• 4.1 引言41
• 4.2 雙金屬復合界面宏觀形貌分析41-43
• 4.3 雙金屬復合界面微觀形貌分析43-45
• 4.4 雙金屬過渡層的厚度分析45-46
• 4.5 雙金屬復合界面微觀組織46-56
• 4.5.1 過渡層附近石墨形態(tài)的演變47-52
• 4.5.2 雙金屬過渡層微觀組織分析52-54
• 4.5.3 雙金屬復合界面元素濃度分布54-56
• 4.6 雙金屬力學性能的研究56-59
• 4.6.1 雙金屬界面結合強度分析56-57
• 4.6.2 復合界面顯微硬度分析57-59
• 4.7 雙金屬過渡層的形成59-61
• 4.8 雙金屬界面結合機理研究61-63
• 4.9 本章小結63-64
• 第5章 雙金屬修邊模鑄造工藝的驗證64-67
• 5.1 引言64
• 5.2 雙金屬修邊模具的現(xiàn)場澆注64-65
• 5.3 實驗結果65-66
• 5.4 本章小結66-67
• 結論67-68
• 參考文獻68-75
• 致謝75-76
• 附錄A (攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文目錄)76

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本文編號：801653