铝合金笔筒设计 doc

铝合金笔筒设计 doc Al-Si合金笔筒设计 学院材料科学与工程 专业金属材料热处理 指导老师朱治愿 组员王杨、王小龙、薛仁杰、朱熹荣、唐开富、谢标、赵业敏、朱超 前言 本次实验主要是针对铝合金笔筒的浇注设计整个流程主要涉及了选材并确定用量、砂型设计、浇注系统设计、熔炼浇注。由于特殊原因硬度测试以及金相组织观察环节裁定被取消原本设计的Zl106材质由于条件限制最终以Al-Si合金代替。 本组成员共有8人。其中我负责选材并确定用量薛仁杰、朱熹荣负责砂型设计谢标、唐开富负责浇注系统设计赵业敏、朱超负责熔炼浇注。王杨担任此次专业实验的负责人负责整个实验 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的设计、开展、实施工作协助本组成员顺利完成各项 工作总结 关于社区教育工作总结关于年中工作总结关于校园安全工作总结关于校园安全工作总结关于意识形态工作总结 实验数据完成实验报告。 由于本组成员学术有限有不当之处还望见谅。 王小龙 2011于江科大 铝合金笔筒设计 一、 实验目的 1、 了解铝合金的种类、成分及其性能 2、 确定造型、设计浇注系统 3、 了解铝合金的熔炼、浇注以及性能检测 二、 实验原理 1、铝合金 铝合金密度低但强度比较高接近或超过优质钢塑性好可加工成各种型材具有优良的导电性、导热性和抗蚀性工业上广泛使用使用量仅次于钢。铝合金分两大类铸造铝合金在铸态下使用变形铝合金能承受压力加工。可加工成各种形态、规格的铝合金材。主要用于制造航空器材、建筑用门窗等。铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金。形变铝合金又分为不可热处理强化型铝合金和可热处理强化型铝合金。 不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能只能通过冷加工变形来实现强化它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能物理性能和抗腐蚀性能。铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金铝铜合金铝镁合金铝锌合金和铝稀土合金其中铝硅合金又有简单铝硅合金不能热处理强化力学性能较低铸造性能好特殊铝硅合金可热处理强化力学性能较高铸造性能良好。 由于浇注时必须要考虑金属液的流动性结合铝合金的种类及其性能本次实验选用Al-Si系合金。 Al-Si合金硅铝明 型号 铸造方法 ZL101 主要采用砂型铸造和金属型铸造 ZL101A 多采用砂型和金属型铸造 ZL102 可用来铸造各种形状复杂、薄壁的压铸件和强度要求不高的薄壁、大面积、形状复杂的金属或砂型铸件 ZL104 主要用压铸也多采用砂型和金属型铸造 ZL106 主要采用砂型和金属型铸造 ZL107 多用砂型铸造 ZL108 主要采用压铸和金属型铸造也可采用砂型铸造 ZL109 主要用金属型铸造和砂型铸造 ZL106铝合金介绍 材料名称ZAlSi8Cu1Mg 合金代号ZL106 标准GB/T 1173-1995 特性及适用范围 铸造性能良好流动性大、线收缩小、气密性高、无热裂倾向、产生缩孔及气孔的倾向较小可经热处理强化室温、高温具有较高的力学性能耐蚀性能接近ZL101合金焊接性和可切削加工性良好。 化学成分 硅 Si 7.5-8.5 铜 Cu1.0-1.5 锰 Mn:0.3-0.5 镁 Mg0.3-0.5 钛 Ti0.10-0.25 铝 Al 余量 铁砂型铸造 0.000 0.600 铁金属型铸造 0.000 0.800 锌 Zn?0.2杂质 锡 Sn ?0.01杂质 铅 Pb?0.05杂质 注杂质总和:砂型铸造?0.9金属型铸造?1.0 力学性能 力学性能 抗拉强度 σb MPa?235 伸长率 δ5 ?2 硬度 ?605/250/30HB热处理 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 淬火:515?5?512h 80100?水冷退火、时效或回火:150?5?8h 空冷。 铸造方法 砂型铸造加变质处理T5态.SB 2、造型 砂型 制造砂型的基本原材料是铸造砂和型砂粘结剂。最常用的铸造砂是硅质砂。硅砂的高温性能不能满足使用要求时则使用锆英砂、铬铁矿砂、刚玉砂等特种砂。为使制成的砂型和型芯具有一定的强度在搬运、合型及浇注液态 金属时不致变形或损坏一般要在铸造中加入型砂粘结剂将松散的砂粒粘结起来成为型砂。应用最广的型砂粘结剂是粘土也可采用各种干性油或半干性油、水溶性硅酸盐或磷酸盐和各种合成树脂作型砂粘结剂。砂型铸造中所用的外砂型按型砂所用的粘结剂及其建立强度的方式不同分为粘土湿砂型、粘土干砂型和化学硬化砂型3种。 粘土湿砂型 以粘土和适量的水为型砂的主要粘结剂制成砂型后直接在湿态下合型和浇注。湿型铸造历史悠久应用较广。湿型砂的强度取决于粘土和水按一定比例混合而成的粘土浆。型砂一经混好即具有一定的强度经舂实制?缮靶秃蠹纯陕 愫闲秃徒阶?囊 蟆,虼诵蜕爸械恼惩亮亢退 质鞘 种匾 墓ひ找蛩于?以型砂和芯砂为造型材料制成铸型液态金属在重力下充填铸型来生产铸件的铸造方法。钢、铁和大多数有色合金铸件都可用砂型铸造方法获得。由于砂型铸造所用的造型材料价廉易得铸型制造简便对铸件的单件生产、成批生产和大量生产均能适应长期以来一直是铸造生产中的基本 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 。 粘土湿砂型特点 优点 缺点 ?粘土的资源丰富、价格便宜。 ?使用过的粘土湿砂经适当的砂处理后绝大部分均可回收再用。?制造铸型 混好的型砂可使用的时间长。 ?砂型舂实以后仍可容受少的周期短、工效高。 ? 量变形而不致破坏对拔模和下芯都非常有利。 ?混砂时要将粘稠的粘土浆涂布在砂粒表面上需要使用有搓揉作用的高功率混砂设备否则不可能得到质量良好的型砂。 ?由于型砂混好后即具有相当高的强度造型时型砂不易流动难以舂实手工造型时既费力又需一定的技巧用机器造型时则设备复杂而庞大。?铸型的刚度不高铸件的尺寸精度较差。 ?铸件易于产生冲砂、夹砂、气孔等缺陷。 型芯 为了保证铸件的质量砂型铸造中所用的型芯一般为干态型芯。根据型芯所用的粘结剂不同型芯分为粘土砂芯、油砂芯和树脂砂芯几种。 3、 浇注系统 方案 优点 缺点 一 浇注流速比较缓和铸件组织性能比较均匀 耗量大 二 简单易行用量少 对底部冲击大很可能破坏型腔 三 简单易行用量少对型腔的冲击不大 开浇冒口难度较大 笔筒尺寸 方案一 方案二 方案三 方案三理论用量计算 笔筒体积 173730 浇道冒口体积 31023 总体积V 17373031023183605 0.184 取V0.2 Zl106密度为2730Kg/ 故所需ZL106质量为2730Kg/0.546Kg 4、熔炼 原则?炉料成分准确清理干净充分预热 ?熔炼工具坩埚仔细清理喷涂料后烘干不许铁器直接与铝液接触 ?所用覆盖剂、精炼剂、变质剂严格脱水 ?避免炉气与金属液接触必要时用覆盖剂 ?快速熔化避免合金过热 ?保持完整氧化膜搅拌时注意不破坏表面氧化膜 ?精炼后扒渣静置815分钟浇注或进行变质处 底 部 注 入 理 5、硬度测试 ?洛氏硬度HRHRAHRBHRC 是以压痕塑性变形深度来确定硬度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单位。当HB450或者试样过小时不能采用布氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。 根据试验材料硬度的不同分三种不同的标度来表示 标度方法 硬度区间 适用范围 HRA 2088 用于硬度极高的材料如硬质合金等 HRB 20100 用于硬度较低的材料如退火钢、铸铁等 HRC 2070 用于硬度很高的材料如淬火钢等 ?布氏硬度HB 布氏硬度HB一般用于材料较软的时候如有色金属、热处理之前或退火后的钢铁。 布氏硬度值HB单位为公斤力/mm2 N/mm2 维氏硬度HV 适用于显微镜分析。主要用于测试小型精密零件的硬度表面硬化层硬度和有效硬化层深度镀层的表面硬度薄片材料和细线材的硬度刀刃附近的硬度牙科材料的硬度等。维氏硬度试验在跨越有色金属、钢铁和硬质合金的宽广硬度范围内具有一个统一的标尺图中示出的维氏硬度测试范围是501100HV。 其实维氏硬度计具有更宽的的测试范围测试的硬度值可以从几个HV 到3000HV。可以涵盖几乎全部的金属材料从很软的金属到很硬的淬火钢、硬质合金以及玻璃、矿石、陶瓷、人造金刚石等。 三、 实验工艺流程 四、 实验步骤 选材并确定用量 造型设计 浇注系统设计 熔炼、浇注 精整 完结实验报告 设 计 1、 联系生产实习基地老师进行笔筒 2、 造型结束后将上、下砂箱搬运至材料楼108室烘干等待浇注 3、 打开井式炉开关加热至850?。然后向坩埚中加入一定量的纯铝块等铝块几乎完全熔化前按加入7.5-8.5的量加入硅等待完全熔化。 4、 合箱。完全溶化后用钳子夹住坩埚将其从井式炉中取出迅速加入NaCl进行变质处理然后将铝水从浇冒口浇入砂箱。关闭井式炉开关。然后等待冷却。 5、 拆箱取出笔筒然后进行表面处理。 6、清理实验室 五、实验设备及材料 型砂、木模、砂箱等造型工具、纯铝、硅、氯化钠变质处理、熔炼炉、砂轮机、钢锯。 六、 思考 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 1、浇注后的笔筒壁厚不均匀 原因合箱时由于操作不当致使上下砂箱没有完全对齐浇注出来的笔筒壁厚不均 2、在锯笔筒浇冒口时锯齿断裂 原因用力过大锯子位置摆放不当。 3、熔炼过程中加入Si和NaCl的目的 加入Si能起到固溶强化的作用使基体的强度硬度升高。加入NaCl是为了进行变质处理。变质前铝合金组织呈针状变质后其组织呈细小的颗粒状从而大大提高了基体的韧性。 4、浇注出来的笔筒与理论设计出来的尺寸有一点出入 造型时由于没有木模在尺寸定位这一块很难保证精确度再加上浇冒口大小没有按照理论设计的图纸来造型结果导致笔筒的尺寸发生了微小的变化同时对材料用量的估计有一定影响。 七、试验中遇到的问题 1、如何选取合适的铝合金 、如何设计浇注系统 根据笔材料保证一定的流动性 选择共晶成分点附近的合金 2 筒的外部形状以及材料的用量采用了顶部浇注 3、 怎样确定笔筒造型过程中各部分尺寸以及浇注用量 理论计算大致确定浇注用量然后在考虑实际浇注过程最终确定用量。 4、 笔筒的高度几乎与砂箱高度齐平无法留出浇冒口 解决方案在砂箱下方垫两根木块增加砂箱的高度从而为浇冒口的造型留有一定的空间 5、 造砂芯时没有木模用纸筒代替结果致使砂芯无法取出 解决方案造砂芯时在纸筒内部放置一根铁丝起到强化支撑的作用保证了取芯时不易发生折断 6、 砂芯无法固定浇注时随铝液的渗入砂芯容易浮动无法定位 解决方案在下砂箱分型面开一定深度的圆槽将造好的砂芯放入直径相等的圆槽中然后采用填补整平的方法固定了砂芯。 七、 实验心得 通过本次实验我系统的了解了砂型铸造、熔炼浇注等工艺。参与本次实验我不仅学到了一些书本上学不到的理论知识还学会了如何去发现问题并解决问题。总之这次实验我收获颇丰同时也发现了自身的不足我要把这次实验所学的知识和经验应用到其它的学习生活中去在今后不断地学习提高。 参考文献 【1】铸造成形手册【上】.柳百成黄天佑主编.北京化学工业出版社2009 【2】铸造工艺基础.魏华胜主编.北京机械工业出版社2002 【3】铸造工技能实战训练.机械工业职业研究中心组编.北京机械工业出版社2004 【4】铝合金熔炼与铸造技术.唐剑主编.北京冶金工业出版社2009 【5】铝合金及应用.潘复生张丁非等编.北京化学工业出版社2006 【6】铝合金熔炼与铸造.罗启全主编.广东广东科技出版社2002 【7】铸造工艺设计.李弘英赵成志主编.北京机械工业出版社2005 【8】铸造流变学.林伯年主编.哈尔滨哈尔滨工业大学出版社1991 【9】铸造铝合金中的气体和非金属夹杂物.王肇经等编.北京兵器工业出版社1989 王小龙 2011-7-5