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 （1．哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院；2．首都航天機(jī)械公司）

摘要在ZL205A合金低壓鑄造鑄型上施加水平方向的振動(dòng)，研究了振動(dòng)對(duì)ZL205A鑄件縮松的分布規(guī)律。結(jié)果表明，振動(dòng)可以有效地提高鑄件的補(bǔ)縮效率，隨著振幅的增加，縮松的分布減少，隨著頻率的升高，縮松的分布也減少。

 關(guān)鍵詞  振動(dòng)；ZL205A合金；低壓鑄造；凝固；補(bǔ)縮

 中圖分類號(hào)  TG249.2；TH113；TG146. 21  DOI:10. 15980/j．rzzz. 2016. 06. 014

 低壓鑄造生產(chǎn)ZL205A合金鑄件時(shí)，會(huì)有縮松缺陷發(fā)生，因此造成鑄件生產(chǎn)一次成品不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)的進(jìn)度和生產(chǎn)效率。研究表明，振動(dòng)技術(shù)能提高鑄件的形核率和強(qiáng)度，同時(shí)還可以提高合金的補(bǔ)縮效率。因此，振動(dòng)技術(shù)在砂型重力鑄造中得到了廣泛的應(yīng)用。將振動(dòng)技術(shù)引用到低壓鑄造，特別是引入到ZL205A合金鑄件的低壓鑄造中來(lái)是一次全新的嘗試。本課題將振動(dòng)引入ZL205A合金低壓鑄造中，試圖解決ZL205A合金鑄件的凝固補(bǔ)縮效率，同時(shí)提高ZL205A合金鑄件的生產(chǎn)穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率，進(jìn)一步改善低壓鑄造技術(shù)。

1  試驗(yàn)方法

 振動(dòng)凝固補(bǔ)縮試樣設(shè)計(jì)成薄板形，凝固補(bǔ)縮試樣尺寸為120 mm×80 mm×15 mm，澆注通道的直徑也為15 mm，見(jiàn)圖1。試驗(yàn)所用合金材料是ZL205A合金。鑄型采用樹(shù)脂砂造型，澆注溫度為700℃，充型壓力為75 k Pa，保壓壓力為0.15 M Pa。

圖2為試驗(yàn)壓振動(dòng)鑄造試驗(yàn)裝置示意圖。由圖2可知，振子振動(dòng)通過(guò)導(dǎo)桿作用到凝固的合金鑄件中，影響鑄件的凝固過(guò)程。其中低壓振動(dòng)鑄造裝置由慣性振動(dòng)電機(jī)、變頻器等組成，振幅通過(guò)調(diào)節(jié)偏心塊的數(shù)量來(lái)調(diào)節(jié)，振動(dòng)頻率由變頻器調(diào)節(jié)，改變振動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以改變頻率。

 充型結(jié)束后開(kāi)啟振動(dòng)裝置，研究振動(dòng)參數(shù)對(duì)ZL205A合金低壓鑄造鑄件縮松的影響，試驗(yàn)方案見(jiàn)表1。采用了6組不同的振動(dòng)工藝參數(shù)，其他條件相同，研究不同振動(dòng)條件下鑄件的縮松分布。

2  試驗(yàn)結(jié)果和分析

 6組試樣的試驗(yàn)在相同的充型速度、保壓壓力和澆注溫度下完成的，這樣可以消除澆注因素的干擾，使ZL205A合金試樣只在不同的振動(dòng)條件下凝固。采用1號(hào)工藝鑄造獲得的ZL205A合金低壓鑄造試樣見(jiàn)圖3。

 用X射線實(shí)時(shí)成像儀對(duì)上述6組試樣進(jìn)行探傷檢測(cè)，并觀察鑄件中的縮松情況，其中振動(dòng)頻率為0.50Hz，振幅為0、0.8、0.5 mm的X射線探傷結(jié)果見(jiàn)圖4～圖6。

 試驗(yàn)所得到的合金鑄件經(jīng)X射線探傷，通過(guò)OLY-CIAm3金相圖像分析系統(tǒng)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，將以上各組鑄件中縮松缺陷所占鑄件截面的面積分?jǐn)?shù)進(jìn)行數(shù)值統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表2。

 從表2可知，施加機(jī)械振動(dòng)后，鑄件的縮松所占面積分?jǐn)?shù)減小，縮松缺陷分布得到減輕。說(shuō)明機(jī)械振動(dòng)在ZL205A合金低壓鑄造生產(chǎn)中促進(jìn)了合金凝固補(bǔ)縮。

 另外可以看出，縮松分布隨振動(dòng)頻率的增大而減少，沒(méi)有施加機(jī)械振動(dòng)的鑄件中存在嚴(yán)重的縮松分布，施加機(jī)械振動(dòng)后縮松分布減輕。當(dāng)振動(dòng)頻率達(dá)到50Hz，振幅為0.8 mm時(shí)，縮松所占面積分?jǐn)?shù)最小，此時(shí)縮松缺陷最少。

 另外，縮松隨振幅的增大而減小，施加機(jī)械振動(dòng)后縮松缺陷減少。當(dāng)振幅為達(dá)到0.8 mm，頻率為50 Hz時(shí)，縮松缺陷最少。

 對(duì)比以上各組試樣中縮松的面積分?jǐn)?shù)變化可知，機(jī)械振動(dòng)在一定的頻率和振幅范圍內(nèi)，縮松隨頻率的提高而減少，隨振幅的增大也減少。究其原因，是因?yàn)闄C(jī)械振動(dòng)會(huì)引起高頻度的剪切運(yùn)動(dòng)，一方面會(huì)降低糊狀凝固合金的粘度，因此增加了補(bǔ)縮時(shí)間，同時(shí)，振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致糊狀合金的凝固發(fā)生一定的彈塑形變形，這也會(huì)一定程度上提高對(duì)孔洞的補(bǔ)縮，另一方面，振動(dòng)會(huì)松散已經(jīng)搭接的固相骨架，會(huì)使已凝固的骨架坍塌，進(jìn)而重新打開(kāi)補(bǔ)縮通道，一定程度上也會(huì)提高補(bǔ)縮能力�？傊�，低壓鑄造過(guò)程施加振動(dòng)會(huì)提高鑄件的補(bǔ)縮能力。

3  結(jié)  論

 (1) ZL205A合金鑄件中縮松隨振動(dòng)頻率和振幅的增加不斷減輕，頻率為50 Hz，振幅為0.8 mm時(shí)，振動(dòng)對(duì)縮松的減少最明顯。

 (2)振幅對(duì)ZL205A合金鑄件中縮松的影響強(qiáng)于頻率。