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、金屬液質量流速對沉積坯影響等霧化結構和工藝參數(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，噴射結構和工藝參數(shù)較多，采取了模擬分析和實驗驗證手段，優(yōu)化噴射成形結構和噴射工藝參數(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，對不同的導液管結構進行實驗驗證，結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量的流速，在熔煉金屬質量一定的情況下，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)、導液管結構、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