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1、<p> 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)外文資料翻譯</p><p> 系 部: </p><p> 專 業(yè): 機(jī)械工程及自動(dòng)化 </p><p> 姓 名: </p>&
2、lt;p> 學(xué) 號(hào): </p><p> 外文出處: METALURGIJA 47 (2008) 1, 51-55 </p><p> 附 件:1.外文資料翻譯譯文;2.外文原文。 </p><p> 附件1:外文資料翻譯譯文</p>
3、;<p> 鋁合金壓鑄模的失效分析</p><p><b> 摘要</b></p><p> 鋁合金壓鑄模失效,由很大不同同時(shí)也很重要的因素影響。材料的選擇、模具的設(shè)計(jì)及循環(huán)工作所產(chǎn)生的熱應(yīng)力疲勞(熱檢查中,工作表面溫度場(chǎng)的強(qiáng)度和均勻性的測(cè)試是通過(guò)溫度測(cè)量?jī)x檢查),以及模具初始不均勻的溫度導(dǎo)致鋁合金模具在壓鑄過(guò)程中失效或形成裂縫。在目前調(diào)查中,失效
4、和裂縫通過(guò)非破壞性的金相檢驗(yàn)方法分析。</p><p> 關(guān)鍵詞 壓鑄 工作表面 鋁合金 溫度場(chǎng) 失效分析</p><p><b> 導(dǎo)言</b></p><p> 壓鑄是最具有成本效益且技術(shù)方法簡(jiǎn)單,用來(lái)鑄造先進(jìn)、準(zhǔn)確的大規(guī)模鋁合金零部件[1] 。鋁合金壓鑄件直至最后安裝,需要很少加工。世界各地所有鑄件大約有一半由鋁合金制
5、造,鋁合金壓鑄件廣泛用于汽車零部件和其他貨品[2] 。表1顯示了壓鑄與沖壓、鍛造、砂型鑄造、 硬模澆鑄、塑料成型的九種參數(shù)比較[3]。
6、 </p><p> 鋁合金壓鑄模失效,因?yàn)樵S多不同,同時(shí)也很重要的因素影響。這個(gè)因素有兩個(gè)基本類型[4] :模具的制造因素,和形成過(guò)程因素。鋁合金壓鑄件的工作壽命長(zhǎng)短對(duì)于經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)是至關(guān)重要的[5] 。對(duì)于資金和生產(chǎn)時(shí)間來(lái)說(shuō),更換模具都是昂貴的。</p><p> Table1. Comparison of nine parameters of the die-castin
7、g and other processes [3]</p><p> 表1. 壓鑄的九種參數(shù)和其他進(jìn)程比較</p><p> 最常見(jiàn)的鋁合金壓鑄模的失效一般可以分為四個(gè)基本分類:熱檢查、角裂、棱角尖銳鋒利、磨損或被侵蝕。人們普遍認(rèn)為:影響模具壽命的一個(gè)主要因素是熱檢查,裂紋萌生和傳播發(fā)生過(guò)程中導(dǎo)致模具表面熱應(yīng)力疲勞 [6-8] 。壓鑄專家(設(shè)計(jì)師, 制造商和運(yùn)營(yíng)商)可能在一定程度上影響
8、有些模具的失效因素[9]。這些因素包括[10] :</p><p><b> -設(shè)計(jì)</b></p><p><b> -材料選擇 </b></p><p><b> -熱處理 </b></p><p><b> -經(jīng)營(yíng)運(yùn)轉(zhuǎn)</b></p&g
9、t;<p><b> -操作和使用</b></p><p><b> 壓鑄模具測(cè)試</b></p><p> 在我們的調(diào)查分析工作中,對(duì)一個(gè)典型的鋁合金壓鑄模進(jìn)行了分析[11] 。整個(gè)壓鑄機(jī)如圖1所示,圖2是壓鑄模測(cè)試機(jī)的定模。</p><p> 熱工作模具鋼必須具備優(yōu)良的性能[12] 。模具材料要求
10、的性能列于表2[13]。測(cè)試模具由BOEHLER W300 ISODISC熱加工工具鋼制造[14], 它廣泛用于各種熱加工工具和模具。生產(chǎn)者給出了BOEHLER W300 ISODISC鋼的熱學(xué)和力學(xué)性能。AlSi9Cu3鑄鋁合金的熔點(diǎn)大約是在593℃,鑄造溫度約更高50℃,因此從室溫升到大約700℃的溫度范圍在事例性能的分析報(bào)告中很重要。</p><p> BOEHLER W300 ISODISC鋼在室溫(2
11、0℃)下的密度大約是7800 ,它隨溫度升高而減小。截至溫度為700 ℃,密度降至約200 。這種鋼由于熱傳導(dǎo)率(從19.2至26.3 ),溫度相對(duì)較低且近乎線性的升高,且不斷成比例的擴(kuò)散熱量(整個(gè)時(shí)間大約是在) 。比熱隨著溫度升高而增長(zhǎng),從456 到587 。伸長(zhǎng)率系數(shù)從(溫度為20℃)到(溫度為700℃)緩慢增長(zhǎng),而彈性系數(shù)隨著溫度的升高從211 增到168。</p><p> Figure1. Die-
12、casting machine</p><p><b> 圖1. 壓鑄機(jī)</b></p><p><b> 溫度測(cè)量與分析</b></p><p> 當(dāng)鋁合金熔化時(shí),模具工作表面擴(kuò)張,然后隨著熱量擴(kuò)散到模具表面的下面,溫度降低了,表面緊縮[15] 。熱鋁合金和模具的溫差越大,模具表面將擴(kuò)大和收縮的越厲害,然后模具表面
13、會(huì)出現(xiàn)熱處理的作用[16] 。</p><p> 由于模具表面的壓力與模具溫度成反比例,而且模具保持一定熱量是經(jīng)濟(jì)的,所以模具保持一定熱量是件好事。鋁合金壓鑄模應(yīng)預(yù)熱大約240℃至300℃。經(jīng)驗(yàn)表明:增加模具的工作溫度,從 205℃至315℃ ,模具的生產(chǎn)量可能會(huì)增加一倍[17] 。</p><p> 定模工作表面所要求的初始溫度場(chǎng)的強(qiáng)度和均勻度通過(guò)溫度測(cè)量?jī)x檢查 [18,19],溫度
14、測(cè)量?jī)x獲得了相對(duì)簡(jiǎn)單的模具的幾何和溫度記錄(熱圖像)。</p><p> 與應(yīng)用僅限于非常小的表面的光學(xué)溫度計(jì)相比,它通過(guò)溫度攝像頭檢查對(duì)象(圖3)。 相機(jī)的視野是大約水平30°,垂直20°的范圍。在這一視野的30.000溫度圖像信息可以通過(guò)溫度攝像頭得到。而單一細(xì)節(jié)的幾何分辨能力取決于相機(jī)與目標(biāo)的距離。 </p><p> Figure2. Fixed half
15、of the testing die-casting die</p><p> 圖2. 壓鑄模測(cè)試機(jī)的定模</p><p> 定模工作表面的溫度測(cè)量貫穿了模具的預(yù)熱期和模具的整個(gè)工作表面最初的運(yùn)行期。(溫度大約240℃) 模具表面的溫度測(cè)量和溫度攝像頭的校準(zhǔn),通過(guò)Ni-NiCr熱電偶接觸實(shí)現(xiàn),42分鐘時(shí)測(cè)量到的61.2 ℃(見(jiàn)表3 )是定模表面的標(biāo)志點(diǎn)。幾秒鐘后沒(méi)有校準(zhǔn)的溫度攝像頭(有
16、效值為1.0的發(fā)射率)與實(shí)際溫度67.1℃集于一點(diǎn)。這兩個(gè)溫度測(cè)量的比率表示發(fā)射率的值為0.91 。該發(fā)射率由每次實(shí)驗(yàn)的測(cè)量確定。</p><p> Figure3. Position of the thermographic camera</p><p> 圖3. 溫度攝像頭的位置</p><p> 如圖4所示的溫度記錄圖象,只是連續(xù)圖像的一部分。壓鑄模工作
17、表面的溫度分布由溫度熱像儀上的顏色所顯示。黑白溫度記錄儀有16個(gè)不同的顏色, 不同顏色之間的過(guò)渡表現(xiàn)出溫度的差異,而幾何細(xì)節(jié)不太清楚。</p><p> 對(duì)于每一個(gè)溫度熱像儀,圖像是非常重要的(見(jiàn)表3 ) 。左側(cè)的第一個(gè)溫度熱像儀與其之后完成的第二個(gè)溫度熱像儀,直接比較了在模具表面溫度預(yù)熱過(guò)高時(shí)顯示的連續(xù)的顏色。只有同溫度范圍的彩色溫度熱像儀可直接比較。</p><p> Table2
18、. Testing case-cronological flow of the preheating process</p><p> 表2. 預(yù)熱過(guò)程測(cè)試</p><p> 圖4中的溫度熱像儀(左)顯示的溫度范圍為90至161 ℃ ,黑色區(qū)域低于90℃。右側(cè)的溫度熱像儀同左側(cè)溫度熱像儀一樣 ,但溫度顯示范圍較低,介于90℃ 至124℃</p><p> Fi
19、gure4. Working surface of the fixed part of testing die-casting die (Figure1 and Table3).</p><p> 圖4. 壓鑄模定模工作表面的測(cè)試(圖1和表3 )</p><p> Figure5.Working surface of the testing die-casting die. Surfa
20、ce pits and cracks at identification marks.OM</p><p> 圖5. 壓鑄模工作表面的測(cè)試。 表面凹坑和裂縫識(shí)別標(biāo)記。</p><p> 在鑄造廠,類似模具的預(yù)熱時(shí)間要比我們的測(cè)試短得多(最多可達(dá)兩個(gè)小時(shí)) 。此外,我們的測(cè)試測(cè)量后增加了熱循環(huán)油(溫度約250 ℃ ),約 1小時(shí)30 l/min(鑄造廠通常使用)至60 l/min 。&l
21、t;/p><p><b> 失效分析</b></p><p> 定模壓鑄不到一千次,工作表面顯示,并確定出現(xiàn)了裂縫 。其中有些通過(guò)使用放大鏡甚至肉眼也可以清楚地觀察到。在我們的實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi),通過(guò)光學(xué)顯微鏡(OM)和電子顯微鏡(SEM),非破壞性的金相檢驗(yàn)分析檢驗(yàn)聚合物鑄件也得到應(yīng)用 [20] 。</p><p> 測(cè)試模定模容易凸出的部分(高超
22、過(guò)500)用砂紙拋光,然后用光學(xué)顯微鏡審查。鑄件非常尖銳,即使是表面上的小細(xì)節(jié)和微觀成分可以很容易用光學(xué)顯微鏡以及電子顯微鏡觀察到。高深度的電子顯微鏡可以觀察到對(duì)象的三維圖像[22]。當(dāng)然,模具表面坑凹部分,是第一條裂縫開(kāi)始的地方,沒(méi)有機(jī)器可供拋光和顯微鏡可觀察</p><p><b> 結(jié)論</b></p><p> 鋁合金壓鑄模產(chǎn)生裂紋,由于有很大不同,同時(shí)也
23、很重要的因素導(dǎo)致。其中一些影響模具失效的因素一定程度上可由壓鑄專家控制。</p><p> 從溫度熱像儀的顯示上可以清楚看到, 如果加熱方法和模具設(shè)計(jì)不變,所需要的溫度場(chǎng)的強(qiáng)度和均勻性是不可能改變。在壓鑄過(guò)程中的循環(huán)負(fù)荷的主要來(lái)源是變化的溫度; 其他負(fù)荷的影響相對(duì)微不足道。 因此,在第一階段的解決方案是應(yīng)該改變加熱/或冷卻的渠道的位置,即使它們更貼近模具的工作表面,有利于更高,更均勻的供暖。</p>
24、<p><b> 參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p> [1] S.Kalpakjian, Tooland Die Failures-Source Book, ASM International, MetalsPark, Ohio, 1982.</p><p> [2] R.M. Lumley, R.G. O'Donnel, D.R.
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35、ments in Materials and Manufacturing Engineering, 13 (2005),339-342.</p><p> [21] R.Celin, J.Tusek, D.Kmetic, J.V.Tuma, Materials Science and Technology, 35(2001)6, 405–408. </p><p> [22] I.
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