Cu基形狀記憶合金多股熱型連鑄工藝與設(shè)備的研究.pdf

1、近年來(lái)，形狀記憶合金因?yàn)槠鋬?yōu)良的力學(xué)性能、形狀記憶效應(yīng)、超彈性和阻尼等特性，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。其中Cu基記憶合金由于其生產(chǎn)成本低，加工性能較好等特點(diǎn)越來(lái)越受關(guān)注，有在工業(yè)上擴(kuò)大生產(chǎn)應(yīng)用的巨大潛力。最近通過(guò)熱型連鑄法已能制備具有定向凝固單晶或柱狀晶組織的形狀記憶合金絲材。用這種新型工藝可以終型鑄造出所需形狀尺寸且具有光滑無(wú)缺陷表面的合金絲材，而且所制造出的絲材具有接近單晶的力學(xué)性能。但目前對(duì)于Cu基形狀記憶合金，僅限于試驗(yàn)室的單股水平連鑄

2、試驗(yàn)，設(shè)備簡(jiǎn)陋，工藝控制較困難，生產(chǎn)效率非常低。本課題以單股水平熱型連鑄工藝為基礎(chǔ)，通過(guò)研究Cu基形狀記憶合金多股水平熱型連鑄工藝的特點(diǎn)，研究開發(fā)一整套適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)的水平多股熱型連鑄設(shè)備及工藝控制系統(tǒng)，并對(duì)其進(jìn)行裝配調(diào)試。 控制固-液界面的位置是熱型連鑄成功的關(guān)鍵。熱型連鑄中冷卻距離、鑄型溫度、連鑄速度共同決定了固液界面的位置。另外拉鑄的平穩(wěn)性會(huì)影響超彈性合金絲的表面質(zhì)量；熔液壓頭影響合金絲的直徑大小和拉鑄的連續(xù)性。通過(guò)計(jì)算并

3、根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際確定并協(xié)調(diào)調(diào)整鑄型溫度、連鑄速度、壓頭大小、冷卻位置。 合金經(jīng)熔爐熔化后加入保溫爐并通過(guò)溫度探測(cè)和控制系統(tǒng)保溫。保溫坩鍋的容積應(yīng)能保證熔液溫度的穩(wěn)定及生產(chǎn)的可連續(xù)性。鑄型并排開有10個(gè)型孔，并通過(guò)繞成方形的感應(yīng)線圈加熱。熔液的壓頭由浮子液位探測(cè)和電機(jī)．螺桿自動(dòng)控制系統(tǒng)控制。 冷卻托絲機(jī)構(gòu)用于冷卻高溫熔體以形成單向高溫度梯度而實(shí)現(xiàn)定向凝固。同時(shí)也可以起到承托作用而增加拉絲的平穩(wěn)性。每股絲冷卻水的位置能夠靈活調(diào)節(jié)

4、。 拉鑄牽引方式、速度、運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)等都直接影響熱型連鑄件的質(zhì)量，牽引機(jī)通過(guò)同步皮帶和齒輪傳動(dòng)，能對(duì)各股絲的拉速實(shí)現(xiàn)低速無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)。通過(guò)編碼器加PLC控制裝置測(cè)量各股拉速。 在Cu-A1-Be拉鑄調(diào)試試驗(yàn)中拉出的產(chǎn)品外表較為平直光滑，沒有明顯的竹節(jié)狀缺陷，具有非常好的超彈性、冷加工性能和耐疲勞性能，可見只要掌控好工藝參數(shù)，完全能拉出滿意的形狀記憶合金。 但在調(diào)試中也發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題：感應(yīng)爐容易過(guò)流；拉拔牽引