噴射成形霧化系統(tǒng)優(yōu)化及工藝實驗研究.pdf

1、噴射成形技術(shù)是材料加工工程學界研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的熱點之一，本課題主要利用噴射成形技術(shù)來制備 HM1鋼坯，運用 Fluent氣體動力學軟件模擬分析和噴射實驗，研究噴嘴出氣孔與導液管之間距離對氣壓場的影響、小型噴射成形設備中熔煉及霧化裝置、金屬液質(zhì)量流速對沉積坯影響等霧化結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)，并通過采用金相、X射線衍射、掃描電鏡及能譜分析等手段，分析不同噴射高度距離得到沉積坯的組織和性能，以期獲得穩(wěn)定的噴射工藝，制備較為滿意的噴射沉積材料。

2、>　　首先,針對噴射成形工藝中，噴射結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)較多，采取了模擬分析和實驗驗證手段，優(yōu)化噴射成形結(jié)構(gòu)和噴射工藝參數(shù)。在現(xiàn)有噴射設備上，利用 Fluent氣體動力學軟件，對霧化系統(tǒng)和工藝參數(shù)進行探究。結(jié)果表明出氣孔與導液管間的距離為7 mm時，該霧化噴嘴導液管前端負壓值最大；分析了通入氣壓的影響，從0.4 MPa到0.9 MPa，導液管前端負壓值也不斷增加，但當氣壓在0.7 MPa以上時,由于導液管壁附近氣壓值為負值，金屬液開始有反噴現(xiàn)

3、象；隨之又進行了相關的噴射實驗驗證。然后優(yōu)化分析金屬液流速，對不同的導液管結(jié)構(gòu)進行實驗驗證，結(jié)果表明減小導液管管徑尺寸能夠在一定程度上降低金屬液質(zhì)量的流速，在熔煉金屬質(zhì)量一定的情況下，控制延長噴射時間能達到50 s以上，從而可以提高霧化效率，使其沉積坯宏觀形貌上出現(xiàn)明顯的高斯分布狀，沒有明顯的糊狀區(qū)和片狀金屬分布。通過優(yōu)化分析和實驗驗證，保證了噴射工藝的穩(wěn)定性和成功率。
　　進而采用優(yōu)化好的霧化系統(tǒng)、導液管結(jié)構(gòu)、通入氣壓、金屬液流

4、速等，通過120 mm-180 mm范圍內(nèi)不同的噴射高度參數(shù)獲得的 HM1鋼沉積坯與鑄態(tài) HM1鋼，觀察組織、物相以及元素分布情況，并對其沉積坯硬度、致密度以及摩擦磨損性能進行研究。研究得出：噴射態(tài) HM1鋼晶粒在20～80 um之間，噴射高度140～160 mm時組織均勻、大小一致并且沉積坯致密度在90％以上。噴射高度140 mm時，其心部硬度為47 HRC，比鑄態(tài)高出1～2HRC。經(jīng)過對其鑄態(tài)與噴射態(tài)沉積坯晶界處的能譜分析，發(fā)現(xiàn)噴射