文档介绍：综合设计性生产实验报告
——铝的铸造工艺生产实验
学生姓名:肖郢
班级: 材料成型及控制工程
学号:
实验时间:-
实验地点:分析测试中心工程训练车间等
同组人员:
指导教师:
设计题目:耐磨锤头的生产方法
1 实验目的
1,了解合金钢的发展概况,设计的基本理论。2,掌握电弧炉冶炼及铸造加
工工艺,铸件的性能检测方法。3,培养查阅文献,搜集和整理资料的能力。4,培养进行简单科学试验和技术设计的初步能力。
2 实验原理
利用纯铝在碱性电弧炉中熔炼后分别加入铁矿石氧化,煤粉还原,铝终脱氧,加入合金元素调整纯铝的化学成分,使之达到具有特殊性能的特种纯铝工业用材。
3 实验设计
资料查询
查阅了《金属学与热处理》,《金属材料学》,《金属工艺学》,《钢铁冶炼》等大量书籍,资料内容有:纯铝熔炼原理,纯铝熔炼的相关注意事项,纯铝在不同工况的使用效果及应用范围,纯铝的综合力学性能,金相显微组织分析等相关资料。
图2 纯铝车轮
图1 纯铝扳手
纯铝的密度小(ρ=),大约是铁的 1/3,熔点低(660℃),铝是面心立方结构,故具有很高的塑性(δ:32~40%,ψ:70~90%),易于加工,可制成各种型材、板材,抗腐蚀性能好;但是纯铝的强度很低,退火状态σb 值约为8kgf/mm2,故不宜作结构材料。通过长期的生产实践和科学实验,人们逐渐以加入合金元素及运用热处理等方法来强化铝,这就得到了一系列的纯铝。添加一定元素形成的合金在保持纯铝质轻等优点的同时还能具有较高的强度,σb 值分别可达 24~60kgf/mm2。这样使得其“比强度”(强度与比重的比值σb/ρ)胜过很多合金钢,成为理想的结构材料,广泛用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面,飞机的机身、蒙皮、压气机等常以纯铝制造,以减轻自重。采用纯铝代替钢板材料的焊接,结构重量可减轻50%以上。
纯铝密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。纯铝按加工方法可以分为形变纯铝和铸造纯铝两大类:形变纯铝能承受压力加工。可加工成各种形态、规格的纯铝材。主要用于制造航空器材、建筑用门窗等。形变纯铝又分为不可热处理强化型纯铝和可热处理强化型纯铝。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能,只能通过冷加工变形来实现强化,它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型纯铝可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能,它可分为
硬铝、锻铝、超硬铝和特殊纯铝等。
市场调查
通过走访当地的金属材料市场,调研纯铝的市场价格走向,初步了解纯铝在当前工业上的价格,具体价格为10540元/吨。
设计依据
本设计选用高锰钢浇注成型锤头,该试验时对前期专业课程学习的回顾、总结和巩固,也是对接下来的本科毕业设计作为铺垫,熟悉整个铸造工艺流程也是为将来毕业进入铸造领域工作起到奠基性作用。
铸造工艺中原材料多为废料、废钢,回收工业、生活废弃钢材,成本较为低廉,同时也有利于社会的循环发展、可持续发展,避免工业废弃钢材堆积如山,节约了土地资源也保护了环境。由此可见,从经济、环保上该铸造工艺设计实验是可行的的。
通过网上查询相关文献及深入市场调研,对高锰钢市场价格和铸造相关工艺方法有一定了解。在本实验设计中确定采用消失模铸造,相应型砂、膨润土、水玻璃、水等按比例混合,具体配方如表1所示。
表1 型砂配方
型砂
膨润土
水玻璃
水
100%
6%
6%
适量
试验生产方案及设备
在实验中设备包含中频感应电炉、台秤、电子天平、线切割仪、砂箱等。在既定方案下通过以上设备完成锤头铸造工艺的生产。
具体实验方案为:第一,制备型砂。将普通建筑砂通过45目的筛子筛分,原砂重量按相应制备的铸件模型大小而定,在该设计中原砂约为5400g。第二,配制原砂。按照配方配比原砂,见表1所示,称取膨润土约为325g,水玻璃325g。第三,制备模样。将设计的图纸选取适宜的比例大小绘制在铸造裁剪纸上,然后按照前者的图样裁剪,最后将薄膜与裁剪后的纸紧贴通过线切割仪剪切薄膜,获得所需的模样。第四,涂料上模。将混合均匀的涂料涂在第三步中的模样上,模样干燥后继续涂料一次,最后等待模样干燥达到所需硬度和强度。第五,原砂混合。将配制好的原料,混合均匀,待用。第六,造型。将涂上消失模涂料后的模样放置在砂箱中,并填砂紧实。第七,浇注。将熔炼好的金属液小心浇注入砂型中,同时冒口补缩。第八,待金属液凝固冷却一段时间后,打箱开型,对铸件进行表面处理。第九,对表面处理和热处理后的铸件进行金相分析,观察期显微组织并分