收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

智能控制的薄壁铝合金铸件真空差压铸造工艺与理论

严青松  
【摘要】: 近无余量、高精度、高性能、复杂薄壁有色合金铸件是21世纪铸造业的发展趋势之一,在航空航天、国防、汽车工业等基础产业具有重要的地位和广阔的应用前景,但现有的精密成形工艺尚不能完全满足质量要求高的复杂薄壁有色合金铸件的生产要求。本研究针对复杂薄壁铝合金铸件的特点,在吸收了真空吸铸、低压铸造、差压铸造工艺优点的基础上,提出了一种在真空条件下低压充型,高压下结晶的新型差压铸造精密成形工艺——真空差压铸造,并探讨了真空差压铸造工艺和理论,开发了具有使用价值的基于智能控制的真空差压铸造设备,解决了国防和民用工业中小批量、铸件质量要求高的复杂薄壁铝合金铸件精密成形问题。 本研究提出了真空差压铸造原理及工艺,其采用真空条件下低压充型,高压下结晶的原理,工艺分为抽真空、充型、升压、保压和卸压五个阶段,充型和结晶可在不同压力下进行,具有优越的充型流体力学和凝固的力学条件,解决了一般的反重力铸造工艺在铸造复杂薄壁铸件方面存在的气体反压力和充型等问题,并自行设计和研制了一套VCPC-1型真空差压铸造设备,为真空差压铸造工艺的理论研究和生产应用打下了良好的基础。 本文系统地研究了真空差压铸造的智能控制系统,采用MATLAB对真空差压铸造数字PID控制和模糊控制算法进行了仿真分析,在此基础上,确定了真空差压铸造智能控制系统采用模糊控制算法;采用Delphi语言开发了真空差压铸造智能控制的可视化界面,界面以视窗形式弹出,功能齐全,简单实用,具有良好的人-机对话功能;采用串行通信技术,真空差压铸造智能控制系统实现了下位机的近程控制和上位机的远程控制。下位机采用单片机控制,主要便于在现场实时监测整个工艺过程;上位机采用PC机控制,主要用于传输、保存和打印数据,显示和再现整个工艺过程,可以在500m的范围进行控制操作。试验结果表明,研制的真空差压铸造智能控制系统高效可靠,运行良好,完全能够满足工艺要求。 系统研究了真空差压铸造工艺的充型理论,自行研制了一套智能化的电极触点法流动形态测试系统,在此基础上,测试了不同壁厚铝合金铸件和不同充型速度下真空差压铸造工艺的充型流动形态,探讨了真空差压铸造铝合金薄壁铸件的充型规律,提出了“临界加压速度”或“临界充型速度”的概念,同时建立了真空差压铸造工艺的“正向充填”和“反向充填”理论,并探讨了金属液的流动形态与铸件质量的关系,为真空差压铸造充型工艺的优化提供了理论依据。 系统研究了真空差压铸造工艺的凝固补缩理论,探讨了不同结晶凝固压力下真空差压铸造铝合金试样的致密度和显微组织变化规律,建立了真空差压铸造工艺凝固补缩过程的数学模型,得出晶间不同部位(X处)的补缩速度公式为:指出晶间X处的补缩速度主要取决于结晶凝固时保压压力P保的大小,保压压力P保越大,晶间X处的补缩速度就越快。在此基础上,提出了真空差压铸造工艺的枝晶挤滤渗流补缩理论,并得到金属液的挤滤渗流能力公式为: 指出挤滤渗流作用的大小主要取决于保压压力P保,保压压力P保越大,挤滤渗流作用就越强,金属液就能够更顺利的通过凝固枝晶间的狭窄通道向补缩区流动,从而更有利于对固-液界面的凝固补缩。凝固补缩理论的研究为真空差压铸造复杂薄壁铝合金致密铸件提供了理论基础。 建立了真空差压铸造工艺参数包括真空度、充型速度、充型压差、升压速度、结晶压力和保压时间等的确定原则,并成功地小批量铸造了最小壁厚0.8mm,最大重量20kg的复杂薄壁铝合金壳体和箱体军品铸件,为航空企业开发了VCPC-2型真空差压铸造系统,表明真空差压铸造技术已具备生产1mm以下的近无余量、薄壁复杂铸件的能力,并适用于熔模精铸型、砂型、金属型、石膏型等多种铸型生产,为我国真空差压铸造技术的推广应用打下了良好的基础,具有广阔的应用前景。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 沙镇嵩,韩建民,李荣华,李卫京,王金华;差压铸造及其液面加压控制系统[J];铸造技术;2004年08期
2 潘增源,支前明;高延伸铝铸件的研制[J];特种铸造及有色合金;1996年01期
3 朱丽娟,周源,董秀琦;液面加压控制系统在低压及差压铸造中的应用[J];铸造技术;2003年03期
4 马旭梁,曾松岩;差压铸造液面加压控制系统“PCM”控制的研究[J];铸造技术;2005年02期
5 林海峰;任天庆;;TP801型微型计算机在低压铸造与差压铸造液面加压控制系统中的应用[J];铸造设备研究;1990年04期
6 曲万春,王友发,王连齐,董秀琦;液面加压控制系统在低压反差压铸造中的地位及应用[J];热加工工艺;1999年01期
7 王友发,曲万春,王连齐,董秀琦;液面加压控制系统在低压及差压铸造中的应用[J];特种铸造及有色合金;1999年S1期
8 毕鉴智,王友发,曲万春,王连齐,崔岗,曹根堂,马平安;液面加压控制系统在低压及差压铸造中的作用及应用[J];中国铸造装备与技术;1999年01期
9 董占美;差压铸造釜设备的结构设计[J];压力容器;2002年08期
10 A.T.鲍雷斯克;T.达莫夫;张海涛;;差压铸造[J];机车车辆工艺;1966年05期
11 任天庆,齐燕山,毕维生,董秀奇;CLP型差压铸造液面加压控制系统[J];特种铸造及有色合金;1987年02期
12 曲万春,何利,王宏伟,董秀琦;低压及差压铸造中铸件凝固方式的控制[J];铸造技术;2003年05期
13 梁群昌;母蕊莲;;差压铸造在我国的发展及应用[J];热加工工艺(铸锻版);2006年01期
14 宗绍迎;薛永军;;某铝合金铸件的差压铸造工艺[J];铸造设备与工艺;2011年03期
15 张涛,高永军;大型薄壁铝铸件表面沟槽缺陷的产生及消除[J];铸造技术;2005年07期
16 樊玉萍;王瑞吉;任伊锦;高永军;郝兴明;赵浩峰;;大型薄壁铝合金筒体差压铸造工艺[J];铸造设备研究;2006年03期
17 米国发;文涛;王狂飞;辛普;王宏伟;曾松岩;;差压铸造凝固条件对A357合金二次枝晶的影响[J];铸造;2007年02期
18 张晓丽;曲嘉;田洪超;蔡智渊;吕振玉;;差压铸造导航系统外框架工艺研究[J];铸造设备与工艺;2011年03期
19 张宝国;胡金銮;孙登华;李炳让;;差压铸造设备的设计[J];中国铸造装备与技术;1989年05期
20 屠培英,曹文君;差压铸造设备用于低压铸造[J];航天工艺;1995年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 于宝义;陈月蕾;刘春雨;韩涛;;差压铸造制备ZL101铝合金导体的组织和导电率研究[A];2010年中国铸造活动周论文集[C];2010年
2 马旭梁;王宏伟;朱兆军;曾松岩;;差压铸造控制系统研究[A];第六届21省(市、自治区)4市铸造学术会议论文集[C];2004年
3 米国发;辛普;文涛;王宏伟;曾松岩;;差压铸造下凝固条件对Al-Si合金(A357)二次枝晶的影响[A];第八届21省(市、自治区)4市铸造学术年会论文集[C];2006年
4 米国发;周川;赵恒涛;王宏伟;曾松岩;;压力对差压铸造Al-Si合金组织及性能的影响[A];第八届21省(市、自治区)4市铸造学术年会论文集[C];2006年
5 王猛;曾建民;黄卫东;;大型复杂薄壁铸件调压成形精密铸造技术[A];探索创新交流--中国航空学会青年科技论坛文集[C];2004年
6 宋彬;;铸造生产数字化模拟解决方案——铸造工艺模拟系统CASTsoftCAE技术[A];2009重庆市铸造年会论文集[C];2009年
7 曾奇中;;具有低压填充高压补缩功能的铸造机[A];2008中国铸造活动周论文集[C];2008年
8 卢行乐;陈平;江术忠;辜志明;;大型铝镁合金铸件缺陷成因及解决方案[A];2009重庆市铸造年会论文集[C];2009年
9 姜不居;吕志刚;周泽衡;;调结构 重环保 求发展——中国熔模铸造发展之路[A];第九届中国铸造协会年会论文集[C];2010年
10 杨明全;周军;方异锋;;球铁管件消失模铸造充填过程的数值分析[A];2012(第22届)重庆市铸造年会论文集[C];2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 邢志媛;基于有限元分析的铝合金轮毂结构设计及差压铸造研究[D];南京理工大学;2009年
2 王继昌;ZL205A合金大型整体舱段低压铸造及典型缺陷研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 王超;反重力铸造设备过程控制及人机交互界面设计[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 程利军;低压铸造工艺在变矩器铸铝件的研究和应用[D];浙江大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 夏德宏;铸造镁合金的成形技术[N];中国有色金属报;2011年
2 本报记者 郭涛;军民双向技术转移推进产业转型升级[N];中国高新技术产业导报;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978