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    壓力鑄造、擠壓鑄造及氣壓鑄造成形技術都有哪些不同


    這三種鑄造技術適用于顆粒、短纖維及晶須增強復合材料、長纖維復合材料的制作。使用這類方法時一般要按零件的形狀預先制得增強物預制塊。預制塊可以通過非有機粘結劑粘結后預壓成塊,也可燒結而成。

      1、壓力鑄造成形技術

      使用壓力鑄造時,將預制塊放入帶有分型機構的半型中,合型后在200MPa壓力作用下使液體迅速充型。這種方法操作簡單,但由于充型速度高、凝固速度快,極易使鑄件形成內部氣孔缺陷。

      2、擠壓鑄造成形技術

      擠壓鑄造和壓力鑄造的不同點是:將預熱后的預制塊放入預熱的鑄型中,在重力下澆入液態金屬或合金,然后在壓頭作用下使液體滲入預制塊,液態金屬在壓力下凝固。有人用這種方法制取Al2O3短纖維鋅基復合材料。日本有人直接將碳及玻璃顆粒放入鑄型,然后壓頭作用在錫液上使金屬體擠入鑄型。

      不采用預制塊的另一種做法是將機械攪拌和擠壓結合起來。我國有人用這種方法制取了高質量的鋁/石墨復合材料及鑄件。在攪拌階段,以400~1000r/min轉速攪拌金屬液體,然后以10~90g/min的速度將石墨粉加入含有鎂0.25~0.50wt%的鋁液中。

      在擠壓階段,采用10t油壓機,壓力為91MPa左右。田中榮一也用此法生產Al2O3顆粒增強錫基復合材料。李愛華將撐融鑄造與擠壓鑄造結合起來,將重量比為鋁合金的3%~6%的包鎳銅石墨粉加入到液固合金漿液中,然后將其迅速擠壓成軸承毛坯。攪拌器表面涂有耐熱礬土水泥,轉速為400~1500r/min。擠壓設備為YA32-100型擠壓機,加壓速度為7mm/s。

      不少人對復合材料的擠壓鑄造在理論上做了深入探討。儲雙杰等在利用擠壓鑄造制造碳纖維增強A356復合材料時特別研究了合金的凝固過程。發現在澆注溫度高時其凝固發生在整個浸滲過程之后。由于模具和纖維的激冷作用,初生鋁固溶體相在纖維間隙開始形核并逐漸向纖維表面長大;而共晶硅相則是依附在碳纖維表面形核及長大。并發現,隨凝固冷卻速度的降低,共晶硅相的形態由蠕蟲狀向針狀、塊狀轉變。

      同樣有人在研究CF/Al-4.5Cu復合材料的擠壓鑄造時,發現初生鋁固溶體也是在纖維間隙形核并向纖維表面長大;而共晶θ相則依附于碳纖維表面形核長大。由于這種材料的界面結合很強,其斷裂特征為脆性斷裂。LabibA還研究了冷卻速度(0.1~100℃s-1)對擠壓鑄造G-SiC增強鋁基復合材料凝固組織的影響,發現冷卻速度越大,SiC顆粒的分布越均勻。

      3、氣壓鑄造及真空壓滲鑄造成形技術

      這種方法是在氣體壓力作用下將金屬液體壓入增強材料制成的預制型間隙中。RohatgiPK用此法生產鋁基SiC及Al2O3纖維增強復合材料。用長纖維繞制成預制型。液體溫度在700~800℃范圍,鑄型預熱溫度為450~500℃,氣體壓力為1MPa左右,比擠壓所用壓力低得多。所制產品中纖維體積量達40%~60%。事先采用化學鍍方法通過CuSO4和HCHO反應在碳纖維表層鍍一層銅,然后將鍍銅纖維放入石英管中,再將石英管浸入鋁液中保溫2min,然后通過0.49MPa的氮氣作用于液態金屬表面使液體充入石英管中。

      我國有人采用真空壓滲技術生產鋁基電子封裝復合材料。在真空狀態下熔化金屬,澆注時撤去真空,通入氣體使液體受壓,將液體通過升液管壓入上部鑄型中的預制型內。80年代中期Dural-Al基復合材料公司提出了攪拌加氣壓鑄造的新工藝。

      其工藝要點是:整個制造過程包括合金熔化、增強劑的加入、攪拌及澆注均處于真空狀態;攪拌器采用多級傾斜葉片,轉速提高到2500r/min;保證足夠的保壓時間,以解決液體與增強物的結合問題;采用水冷工藝,使合金中的溶質偏析程度減小。這種方法適合于顆粒增強復合材料的制造。

    【上一個】 國內外鑄造生產技術水平的比較 【下一個】 鋁合金鑄造件檢驗技術條件都有哪些不同

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