機(jī)械振動(dòng)對(duì)A356鋁合金充型及凝固的影響研究.pdf

1、本文以A356鋁合金為研究對(duì)象，對(duì)其重力充型和凝固過(guò)程施加低頻機(jī)械振動(dòng)力場(chǎng)，研究了振動(dòng)頻率、振幅及振動(dòng)方向?qū)356鋁合金充型和凝固過(guò)程的影響。
　　 通過(guò)自行設(shè)計(jì)的機(jī)械振動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了充型凝固實(shí)驗(yàn)，測(cè)試了A356合金的流動(dòng)性、縮孔縮松、針孔、晶粒大小及力學(xué)性能隨振動(dòng)頻率、振幅和振動(dòng)方向的變化規(guī)律。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：(1)在振幅0.9mm垂直方向振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)頻率在15Hz時(shí)合金流動(dòng)性達(dá)到最高；振動(dòng)頻率50Hz垂直振動(dòng)時(shí)，振幅在0.

2、3mm時(shí)合金流動(dòng)性最好，以后隨著振動(dòng)頻率和振幅繼續(xù)增加，流動(dòng)性下降；在頻率50Hz，振幅0.9mm時(shí)，垂直方向振動(dòng)(振動(dòng)方向角為90°)更有利于提高流動(dòng)性，隨振動(dòng)方向角減小，流動(dòng)性降低。(2)振動(dòng)破碎枝晶后補(bǔ)縮通道擴(kuò)大，延緩?fù)ǖ婪忾]時(shí)間，隨著振動(dòng)頻率或振幅增大，合金液補(bǔ)縮速度增大，補(bǔ)縮效率提高，試樣縮孔縮松減輕；改變振動(dòng)方向時(shí)，隨著振動(dòng)方向角增加，試樣縮孔縮松減輕。(3)振動(dòng)頻率或振幅或振動(dòng)方向角增大，小氣泡的集聚長(zhǎng)大速度及上浮速度都提

3、高，針孔程度隨之減輕，并逐漸向冒口區(qū)移動(dòng)。(4)隨著頻率或振幅的增加，晶粒逐漸變得更細(xì)小，強(qiáng)度和延伸率有所提高。振幅0.9mm垂直方向振動(dòng)時(shí)，當(dāng)頻率增加到30Hz時(shí)強(qiáng)度和延伸率達(dá)到峰值；頻率50Hz垂直方向振動(dòng)時(shí)，振幅在0.3mm時(shí)強(qiáng)度與延伸率達(dá)到最高。隨著振動(dòng)頻率或振幅繼續(xù)增加，強(qiáng)度延伸率都下降；在頻率50Hz，振幅0.9mm時(shí)，隨著振動(dòng)方向角的增大，晶粒變細(xì)，但強(qiáng)度和延伸率降低。
　　 對(duì)振動(dòng)影響金屬液流動(dòng)性、補(bǔ)縮效果、氣體

4、的析出和逸出以及晶粒細(xì)化的機(jī)理建立了振動(dòng)充型和凝固模型并進(jìn)行了理論研究和推導(dǎo)，研究表明：垂直方向振動(dòng)時(shí)，隨著振動(dòng)頻率或振幅的增大，合金液流動(dòng)性提高；平均補(bǔ)縮速度提高，枝晶破碎使補(bǔ)縮通道擴(kuò)大，封閉時(shí)間延緩，冒口補(bǔ)縮能力提高；有助于小氣泡及夾雜物的碰撞、聚集，加快氣泡夾雜的長(zhǎng)大、上浮及溢出速度；增大二次枝晶最大應(yīng)力，有利于對(duì)枝晶的破碎，細(xì)化晶粒。但同時(shí)振動(dòng)頻率或振幅太大，振動(dòng)強(qiáng)度太大，導(dǎo)致流體紊流程度增大，流動(dòng)的附加阻力增大，反而使金屬液流