鎂合金氣釘槍槍體壓鑄熱裂紋仿真與實驗研究.pdf

1、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，在實際生產(chǎn)中裂紋缺陷嚴重。論文通過模擬仿真與實驗相結(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，并對熱裂紋形成機理進行分析和討論;采用光學顯微鏡、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性能的影響規(guī)律。
　　鎂合金釘槍體裂紋主要發(fā)生在槍

2、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，釘槍體獲得的補縮有限，主氣缸側(cè)面存在孤立的熔池。通過設(shè)計三因素三水平的正交實驗對釘槍體熱裂傾向進行預(yù)測，結(jié)果表明，數(shù)值模擬預(yù)測的缺陷位置與實際生產(chǎn)中熱裂多發(fā)位置基本一致，模具預(yù)熱溫度

3、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，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)點的固相分數(shù)與等效應(yīng)力的變化關(guān)系發(fā)現(xiàn)，當鎂合金固相分數(shù)大于50％時，各組均產(chǎn)生了等效應(yīng)力，當固相分數(shù)大于

4、90％時，拉應(yīng)力迅速上升，此時，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縮;槍體熱裂傾向減小到0.0807。壓鑄實驗表明，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，釘槍體合格率達到84％，合

5、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)時效處理時，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間的延長，β相逐漸消失，經(jīng)時效處理后β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