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1、压铸铝合金的热处理工艺设计开题报告1 .本课题的背景、设计意义、可行性分析铸造成形是一种将金属熔体（一般为合金液）浇入特定形状的铸型，金属熔体冷却凝固后获得与铸型模具型腔结构形状相同的毛坯或零件的成形工艺。合金铸造成形获得优质铸件的能力成为合金的铸造性能，合金的铸造性能的主要指标有：流动性、收缩性、氧化性、偏析和吸气性等。铸造主要分为砂型铸造和特种铸造两大类。压力铸造是特种铸造分类中的主要方法之一，具有生产效率高、铸件尺寸精度高、互换性好以及经济指标优良等特点。压力铸造简称压铸，是一种将液态金属或半固态金属在高速高压作用下快速充填压铸模具型腔内并保压，结晶直至凝固，从而获得铸件产品的方法。压铸
2、时，常用的压射比压从几千至几万KPa,最高能达到2xlO5KPa,同时它的充填速度约为10-50mS,有的甚至能达到100rnZs,因此充型时间很短，一般是在0.01-0.2s内，压力铸造与其他铸造方法相比，却别在于“高速充型与高压凝固”两大方面3,正是由于压力铸造过程的这种特殊充型和凝固方式，导致这种工艺的独特性：由于是高速充型，熔体可以快速充填模具型腔；由于在高压下凝固，熔体能够精确复制型腔的尺寸、形状以及表面特征；另外，由于高压下金属型腔的强化冷却，熔体能在极短的时间内迅速凝固，获得组织均匀、晶粒细小的铸件。因此，压铸是一种生产效率高、品质重现性好、表面质量优异、易于实现自动化、适合大批
3、量重复生产各种零部件的铸造方法。由于压铸的上述特点，在制造业获得了广泛的应用和迅速的发展，许多产品的重要组成部分都才用压铸件。随着汽车、摩托车、内燃机、电子通信、仪器仪表、家用电器以及五金行业的高速发展，压铸件的功能和应用领域不断扩大，进而也促进了压铸技术不断发展，压铸合金品质也不断提高。常用的压铸合金有压铸铝合金、镁合金、锌合金以及锌铝合金、铜合金等。纯铝的抗拉强度通常只用80MPa左右，而且结晶温度范围宽导致了铸造性能较差，为了解决上述缺点，需要添加合金元素来改善纯铝的综合性能。常见的压铸缺陷有欠铸、冷隔、起皮、气泡、气孔、缩孔等缺陷。常规压铸件中由于孔洞缺陷的存在，破坏铸件的连续性，其力
4、学性能和使用寿命都受到极大的影响。孔洞在压铸过程中形成的原因来自多个方面，一方面有析出的氨气和缩孔、缩松的形成导致，更主要的是由于压铸高速、高压充型，金属液在模具型腔中能达到每秒数十米的速度，金属液在流动过程中会形成喷射、紊流的流动状态，局部甚至会出现雾化现象，这会影响型腔中的气体的排出，气体会被高度紊乱的金属液卷入，并在后续的压力作用下被压缩，最终随着金属液凝固而困在铸件内并形成孔洞缺陷。通常合金在熔炼时，液态的合金液体会接触炉气，炉气中的氢气对合金的性能会有较大影响，很容易导致压铸综合性能的降低，另外空气中的水蒸气也会被液态的合金溶解。压铸前通常会在型腔表面喷涂涂料，涂料在高温下挥发或者涂
5、料喷涂不均匀也会导致铸件产生气孔。压铸件内部的这些孔洞以及孔洞内部的高压气体，会导致压铸件在热处理过程中产生起泡和变形，降低压铸件的热处理能力，所以压铸件一般不能通过热处理强化。普通压铸件的热处理相关研究较少，然而压铸件的使用量却越来越多。热处理是提高铸件综合力学性能的重要手段之一，为了追求铸件的高性能与低成本，有必要通过热处理改变Al-Si合金中硅相等的形貌及分布，进而提高真空压铸件的综合力学性能。本课题来源于中央高校自然科学类项目“长安发动机曲轴箱真空压铸及热处理工艺研究”课题的热处理工艺研究部分，课题得到了重庆长安汽车股份有限公司的支持，目的在于研究热处理前后气泡的演化及其对铸件组织和性
6、能的影响规律，为优化真空压铸工艺参数，制定压铸件热处理工艺规范提供参考和依据。2 .课题的主要内容，构思及初步见解，拟采用的设计方法与手段，所需材料及设备，经费预算，预期成果等。课题内容：在现有对压铸件热处理研究的基础上，主要从以下方面对现有真空度（50%）的真空压铸件的热处理进行进一步研究：研究真空压铸件在固溶处理过程中表面起泡状况；试样内部气孔在固溶处理过程中的演化；与普通试样固溶处理过程表面起泡的差异及其原因；真空压铸试样固溶处理过程中共晶变化；真空压铸试样固溶处理过程Cu,Fe元素分布变化；热处理对真空压铸试样力学性能的影响。热处理是将金属材料放在一定的介质内加热、保温、冷却，通过改变
7、材料表面或内部的金相组织结构,来控制其性能的一种金属热加工工艺。金属热处理工艺大体可分为整体热处理、表面热处理和化学热处理三大类。根据加热介质、加热温度和冷却方法的不同，每一大类又可区分为若干不同的热处理工艺。同一种金属采用不同的热处理工艺，可获得不同的组织，从而具有不同的性能。钢铁是工业上应用最广的金属，而且钢铁显微组织也最为复杂，因此钢铁热处理工艺种类繁多。由于金属及其合金数量种类繁多，以及在设计热处理工艺时，不同金属所要求的条件不尽相同，例如热处理前的准备工作、加热温度、冷却介质以及冷却速度等。在对多种金属设计金属热处理工艺流程时，若要单独依靠人力来完成，会用大量时间，并且效率低下，有时
8、会严重影响生产流程的进行。因此，拟设计一系统，对常规热处理过程进行计算机辅助工艺设计，以减少时间利用，提高效率。本系统拟采用VisualBasic6.0编程软件编写程序，热处理工艺设计的参数全部来源于热处理标准及手册，并参考现有工艺设计经验。通过本课题的研究，开发出一个常规热处理过程的计算机辅助工艺设计系统，使用者通过本系统只需输入金属的种类，所需的初始的参数以及所要达到的目的要求，系统便会根据所输入的条件自动提供一种或几种合适的热处理方案，使用者只需在此基础上对其检查，经确认无误满足条件后便可直接使用。（1）查阅资料或实地考察研究国内外有关于常规热处理的计算机辅助工艺设计的历史和现状，熟悉关
9、于常规热处理方法的研究以及工艺设计的方法方式，确定本课题所研究的意义。（2）熟练掌握有关常规热处理的内容知识，依据现有国家标准规定，根据热处理有关手册内容收集常见金属材料的各种性能参数以备系统开发时所用。（3）本系统是基于VisualBasic6.0软件编程开发，需熟练掌握VisualBasic6.0关于数据库系统开发的知识。（4）应用VB语言将有关常规热处理的数据资料做成数据库。（5）设计系统的人机操作界面，优化系统。（6）初步调试检测系统，对其做进一步优化处理，直到能满足使用者要求。（7）撰写研究论文。3.工作进度计划起讫日期工作内容第1周2.13-2.17收集资料；分析课题与图纸；撰写开
10、题报告；绘制零件图；进行零件尺寸结构分析。第2周2.20-2.25完成选材及了解该材料的热处理特性。第3周2.27-3.3分析热处理工艺参数对组织性能的影响；完成预备热处理工艺参数的选择，绘制预备热处理工艺曲线。第4周3.6-3.10编制热处理工艺卡，选用热处理设备。第5周3.133.17进行组织性能分析第6周3.203.24撰写设计说明书第7周3.273.31完成设计说明书，准备答辩第8周4.3-4.7参加毕业设计答辩4.参考文献1黄晓锋，谢锐，田载友，等.压铸技术的发展现状与展望J.热加工工艺技术与材料研究,7,2008:50-552压铸技术简明手册编写著.压铸技术简明手册M.北京：国防工
11、业出版社，1980:375-3833吴春苗.压铸实用技术M.广州：广东科技出版社，2013.4潘宪曾.压铸模具设计手册M.北京：机械工业出版社，2011.5陈光华.压铸件气孔产生的原因及改进J.重型汽车,2012(5):19-19.16程晓宇，熊守美，CHOUHsin-nan.压铸A380合金力学性能及热处理工艺性能研究.17陈金城.压铸浇口技术及其发展一PQ图(上)，特种铸造及有色合金,1995(4):26-28.18裴兆尔特H.真空压铸在美国发展的情况.王务献译.精密铸造译文集.上海：上海科学技术出版社,2016.9WolodkowiczA.VacuumDieCasting:ItsBene
12、fitsandGuideline,Transactionsof16thInternationalDieCastingCongressandExposition,DetroitMichigan,USA,NorthAmericanDieCastingAssociation,Sep.30-Oct.3,2014,T91-071,1-3.10陈金城，竺仁?鼠陆培德等.真空压铸.北京：国防工业出版社，1966.fl1MasachiUchida.Developmentofvacuumdie-castingprocessJ.OverseasFoundry,2015,6(2):137-144.12JohannEmmenegger.VacuumdiecastingtechnologyforautomotivecomponentsC.NADCA,2016:18-21.指导教师意见：指导教师：年月日二级学院（系）毕业设计工作委员会意见：（盖章）年月日
