外文翻译--挤压铸造中合金熔体的模具填充能力评价 中文版

外文资料名称： of of in 外文资料出处： 附 件： 指导教师评语： 签名： 年 月 日 1 挤压铸造中合金熔体的模具填充能力评价 张海英， 形书 明，张清华， 谈 剑波 ，问柳 1）半固态成形研究中心，北京交通大学，北京 100044 ，中国 2）石家庄机务段，石家庄 050000 ，中国 3）材 料与工程部分，河北科技大学，石家庄 050018 ，中国 译者 黄杰 摘要 ：挤压铸造工艺中合金熔体模具填充能力的评价手段是阿基米德螺旋线最大长度。在评价模型的最大装载长度理论预测的基础上，建立不可粘性流体的流动理论。模具填充的实验和计算证明了压力和速度都影响合金熔体的填充能力。模具填充能力的增加而增加了模具填充压力和减少了适当的模具填充速度。此外，在实验条件下浇注温度对模具填充能力影响较小。最大偏差的理论计算值与实验结果是小于 15 。该模型可以定量地估计，每一个因素对模具填充能力的影响。 关键词 ：挤压铸 造 ; 工艺参数 ; 模具填充能力 ; 理论计算 ; 实验评估。 1. 导言 模具填充合金熔体的能力可以直接影响到产品的质量和表面粗糙度，被认为是一个基本问题领域中的物质形成过程，特别是在研究新的材料和工艺。在传统的铸造工艺中，评价模具填充的能力是进行测量螺旋线标本的最大装载长度；然而，这一评价是有限的只对铸造材料，模具材料，浇注技术和成型方法。因此，在特殊的铸造工艺，如挤压铸造，半固态金属铸造，消失模铸造等，这是一个新的问题来评估模具填充能力的合金熔体。在某一定压力下 的模具填充能力并提出了填充长度的理论公式 1 最近，胡阿吉拉尔 2 设计了一个抽样 金长度二千四百二十毫米评价合金的灌装能力在在压铸过程中。因为没有一个可用的公式来预测填充长度，这一评价方法在工程中并不方便。 3 调查磁通密度和输入电压之间的关系以及距离，并发现，熔体的模具填充长度随着平均磁感应强度的增加而迅速增加，和上钢模具优于上石膏模具。此外，在研究高压压铸， 4 ，刘卓 5 ，和 生保罗 6 研究了合金仿真的模具填 充能力。 7 研究了浇注温度的影响，涂层厚度等。关于消失模 于改进的 凝固方程上流动长度的计算显示了与实验结果良好的协议。评价模具填充能力的方法主要包括三种类型，实验评估，理论计算，和仿真。实验评价方法是基本的，因为它的直观效果，但它是有限与实验条件下，是 2 很难流行使用。仿真方法是在工程不方便虽然是在特定的条件比实验方法更准确。但是，理论计算方法可用于预测方便灌装能力的各种合金在各个进程没有任何特殊的设备。 挤压铸造是一种新的成形技术，预计将得到广泛的应 用前景。然而，合金熔体的灌装能力目前在这一过程中尚不清楚。熔融挤压铸造在研究评估合金的模具填充能力很少。在这篇文章中，实验评价和理论计算相结合，和计算模具填充能力获得数学模型。 2 挤压铸造中实验评价模具填充的能力 在重力铸造中基于螺旋线标本，特别螺旋线试样模具设计（图 1 所示。），用于在挤压铸造实验评价合金熔体的模具填充能力。模具是 。其建设主要包括三个部分，上模具，较低的模具，以及冲压。安装在成形装置的滑翔，模具上有一个阿基米德螺旋线洞全长一千三百五十毫米。较低的模具安装在成形装置的工作台上；其模腔是紧的圆柱膛。在紧 腔 的侧壁，有一个线连接与阿基米德螺旋线腔，冲连接成形装置的模具填充活塞。成型设备是双动油压机具有的职能，如模具锁，模具填充，喷射，并模具填充速度过境。工艺参数，如模具填充压力，紧迫的速度（模具填充速度）等。可以设置和实验数据可由计算机控制系统自动保存。倒挤出其中合金熔体中的圆柱分庭压入的阿基米德螺旋线通过转轮倒置的冲压运动方向。 图 1 螺旋线标本模具： 1 ，在冲压： 2 上模： 3 较低的模具： 4 紧膛 3 图 2 阿基米德螺旋线范例。 经过熔化，合金熔体注入较低模具的圆柱膛，上模 下移到太接近降低模具下的液压机。然后，冲床下降近合金表面与快速的速度，然后按下合金熔体与一个缓慢的速度进入阿基米德螺旋线腔。维持一段时间，上模分离与降低模具，和获得阿基米德螺旋线，（图所示 2 ） 。最后，测量阿基米德螺旋线长度。 3 数学评价模具填充能力 数据准备 紧 腔 的几何尺寸，线框和螺旋线腔中显示图 3 。 图 3 模具示意图： 1 ，床身： 2 紧膛： 3 线框 ; 4 螺旋线 4 在模具填充挤压铸造过程中，存在两种类型的方法：一个是力量迫使合金熔体流进阿基米德螺旋线腔；另一种是抵抗力封锁 流动，造成的压力损失。当驾驶的权力小于抵抗力，合金熔体将停止灌装，和模具填充长度同时达到最大长度 L 。驾驶的权力主要包括模具填充所提供的压力冲床和严重性合金熔体。据认为，重力远远低于模具填充压力，可以忽略不计。耐力主要包括摩阻力和局部阻力。 因此，条件保持合金熔体充填可以用以下方程描述： (1) 其中 P 是模具填充压力和 F 是总电阻的摩阻力和局部阻力。 在挤压铸造中，合金熔体可被视为一个稳定的，不可压缩粘性流体。这就是 说，合金的密度 p 在灌装过程是恒定的。假设粘滞系数的合金熔体 v 在整个模具填充过程保持恒定。压力提供了冲床的紧 腔 命名为模具填充压力 P。移动速度冲被看作是平均流速度 v 的合金熔体中的紧膛（命名为模具填充速度） 。假设开始整个紧腔是投入与合金熔体，移动冲床高度（在下降高度合金熔体中的紧迫商会）是 H 和因此，填补螺旋线长度是 L 。基于质量守恒定律， H 和 L 的关系是 (2) 摩阻力 （ 1 ）摩阻力产生的合金熔体在紧 腔 中流动。 当雷 诺数小于 2300，流动状态的合金熔体被视为层流，当雷诺数超过 4000，流动状态被视为湍流。否则，流动状态是一个过渡流状态干预层流与紊流。其中 D 是紧膛直径。 f 这是一个层流，摩阻力系数表 641 再 8 。基于不可粘性流体动力传输方程，紧 腔 的摩阻力方程是 如果是湍流，摩擦系数电阻是 ，因此，摩阻力是 5 (3b) （ 2 ）摩阻力产生的流动合金熔体中。 同样，流动中的线是 ，虽然做的是显示在图。 3 。雷诺数 随不同的流速和线层面。因此，在不同条件下流动状态是层流或湍流。如果这是一个层流，电阻的摩擦系数是 ，因此，摩阻力是 (4a) 如果是湍流 , 电阻的 摩擦系数 是 因此，摩阻力是 （ 3 ）摩阻力产生的合金熔体流动的阿基米德螺旋线腔。 张海英等人，在挤压铸造重评价合金熔体的模具填充能力。 据层面阿基米德螺旋线腔，最大的 D / 机会只有 d 和 D ，分别载于图。 3, 因此，局部阻力系数很小 , 直接管的部分阻力将被忽略。雷诺数是指作为。摩擦系数电阻为层流是 ，因此，摩阻力是 如果是湍 流，电阻的摩擦系数是 ， 6 因此，摩阻力是 部分抗性 当合金熔体从紧膛流动到 滑槽 ，然后螺旋线腔，局部阻力产生的动力丧失所造成的变化，流速的流动方向和空间。当流动状态是湍流，失去抵抗增加比例的平方平均速度，并显示在下面的公式 8 ： 在 是局部阻力系数。当熔体流动的紧膛，系数的局部阻力显示下列方程： 其中 K 为修正系数范围为 8 。 因此，局部阻力是 同样，当熔体流动从膛的螺旋线腔，局部阻力是 总电阻 如果流入合金熔体的所有层流室的紧膛，膛和螺 旋线腔，总阻力是 7 将均衡器。 （ 2 ）到（ 10 ）和简化 (11) 那里的 常数与模具方面的内容确定如下： 如果流入合金熔体的湍流流动的膛，膛和螺旋线腔，总阻力是 临界条件的灌装模具和填写长度合金熔体 基于均衡器 （ 1 ） ，如果合金熔体流入层流室的紧膛，线和螺旋线腔，然后填写的关键条件是作为合金熔体中显示下面的公式： (15) 因此，填补合金熔体长度是有限的 最大装载长度是确定的 如果流入合金熔体的湍流流动的紧膛，膛和挤压行腔，然后合金熔体的模具填充长度是 根据均衡器。 （ 17 ）和（ 19 ） ，影响因素的最大装载长度主要是压力系 8 统，模具参数，合金熔体粘度等 。压力系统包括冲压模具填充压力速度。参数模具包括紧膛几何尺寸，膛，和螺旋线腔。他们的影响最大装载长度不同部分在不同的流动。当流入过的所有层流，最大装载长度正比于模具填充压力和反比于模具填充速度和合金熔体粘度。当流入过是湍流中的膛和螺旋线腔，最大装载长度也正比模具填充压力和反比雷诺数为一体的模具 填充速度和粘度的合金熔体与模具的参数。最大装载长度的增加而减少的模具填充速度。其中一个原因是，摩阻力的增加而增加的模具填充速度和粘性力。另外一个原因是，一个流动的湍流速度下模具填充速度，最大装载长度是 和存在的脉冲速度和产生的附加应力的正常方向和切线方向的流动路径，阻力在湍流大于在层流。 同样，从均衡器 （ 17 ）和（ 19 ） ，模具的参数，该紧膛，线，和螺旋线洞产生重要的影响模具填充能力的挤压铸造。该修正系数 K 与之间的联系紧膛，线和螺旋线腔有负面影响最大装载长度。因此，避免连接角度和平稳过渡的模 腔设计，有利于提高模具填充能力。 4 实验和讨论 实验 为了核实是否存在的理论模型前面提到的那样，两个正交试验的三个因素，两个层次的 和 25 钢的设计和实施。实验参数，杠杆，结果显示在表 1 和表 2 。 表 1 模具填充能力的实验与 挤压铸造 注： T 是浇注温度 ; P 是平均模具填充压力 ;V 是模具填充速度 ;括号外的是数据 9 设置值 ;括号内的是数据实际值 ; T 是总长度。 表 2 25 钢在挤压铸造中模具填充能力的实验 从 ， 的数值，结果表明，充填长度的增加而增加的模具填充压力和减少模 具填充速度。此外，从 S 的数值，这是表明，存在着巨大差异的影响程度的各种因素对最大装载长度。最突出的因素是模具填充压力和模具填充速度，他们的相互关系有多大影响填补长度。它也表明，浇注温度和时间延迟的冲压挤压不重要的因素。结果表明，粘度的变化所造成的浇注温度和时间延迟的冲压挤压力小比模具填充压力和模具填充速度。实验结果也反映了理论公式。 计算与实际价值的参数（见表 3 ）在实验中，雷诺数大于 3700 的紧迫厅，亚军或螺旋线腔，因此各方向都流向视为湍流。根据均衡器。 （ 19 ） ，填补了理论长度列于表 4 。 表 3 其他参数值 表 4 最大装载长度的实验与理论计算比较 注： l 。 从表 4 要指出的是，无论是 25 钢，相对偏差的实验结果与理论值不超过 15 。这是难以确定的实际原因，导致其中的差别。在理论模型，部分抵抗的螺 10 旋线腔被忽略，并修订系数 K 是一个经验的价值是不同的差异造成的实际合作形式 ; 在实验中，在实验中收集和转型的信号延迟的模具温度，浇注温度和统一性，涂层厚度难以精确控制。的理论模型提供了良好的指导作用准确理解各种因素对模具填充能力。 影响浇注质量的合金熔体的填充长度 均衡器 （ 17 ）和（ 19 ） ，获得了假设整个紧腔在填补与合金熔体。其实，这是不可能完全投入与合金熔体，因此，均衡器 （ 19 ）必须修改。假设有一个高度的 H 仍然没有填补顶端迫切厅。根据质量守恒， ，那么 从均衡器 （ 21 ） ，结果表明，填补了理论计算长度的增加而增加的投入合金熔体质量。因此，这也是原因之一造成实验结果与理论计算值偏差的原因之一。 5 结论 （ 1 ）挤压铸造，无论是模具填充压力和模具填充速度有显着影响模具填充能力的合金熔体和浇注温 度的影响较小的实验条件下。模具填充能力的增加而增加的模具填充压力和减少了适当的模具填充速度。 （ 2 ）合金熔体挤压铸造中最大装载长度的计算方法是均衡器 （ 17 ）和（ 19 ） 。比较理论计算值与实验结果的最大相对偏差不超过 15 。 11