外文翻譯--擠壓鑄造中合金熔體的模具填充能力評(píng)價(jià) 中文版

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外文資料名稱： of of in 外文資料出處： 附 件： 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 簽名： 年 月 日 1 擠壓鑄造中合金熔體的模具填充能力評(píng)價(jià) 張海英， 形書(shū) 明，張清華， 談 劍波 ，問(wèn)柳 1）半固態(tài)成形研究中心，北京交通大學(xué)，北京 100044 ，中國(guó) 2）石家莊機(jī)務(wù)段，石家莊 050000 ，中國(guó) 3）材 料與工程部分，河北科技大學(xué)，石家莊 050018 ，中國(guó) 譯者 黃杰 摘要 ：擠壓鑄造工藝中合金熔體模具填充能力的評(píng)價(jià)手段是阿基米德螺旋線最大長(zhǎng)度。在評(píng)價(jià)模型的最大裝載長(zhǎng)度理論預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，建立不可粘性流體的流動(dòng)理論。模具填充的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算證明了壓力和速度都影響合金熔體的填充能力。模具填充能力的增加而增加了模具填充壓力和減少了適當(dāng)?shù)哪＞咛畛渌俣取４送?，在?shí)驗(yàn)條件下澆注溫度對(duì)模具填充能力影響較小。最大偏差的理論計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果是小于 15 。該模型可以定量地估計(jì)，每一個(gè)因素對(duì)模具填充能力的影響。 關(guān)鍵詞 ：擠壓鑄 造 ; 工藝參數(shù) ; 模具填充能力 ; 理論計(jì)算 ; 實(shí)驗(yàn)評(píng)估。 1. 導(dǎo)言 模具填充合金熔體的能力可以直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和表面粗糙度，被認(rèn)為是一個(gè)基本問(wèn)題領(lǐng)域中的物質(zhì)形成過(guò)程，特別是在研究新的材料和工藝。在傳統(tǒng)的鑄造工藝中，評(píng)價(jià)模具填充的能力是進(jìn)行測(cè)量螺旋線標(biāo)本的最大裝載長(zhǎng)度；然而，這一評(píng)價(jià)是有限的只對(duì)鑄造材料，模具材料，澆注技術(shù)和成型方法。因此，在特殊的鑄造工藝，如擠壓鑄造，半固態(tài)金屬鑄造，消失模鑄造等，這是一個(gè)新的問(wèn)題來(lái)評(píng)估模具填充能力的合金熔體。在某一定壓力下 的模具填充能力并提出了填充長(zhǎng)度的理論公式 1 最近，胡阿吉拉爾 2 設(shè)計(jì)了一個(gè)抽樣 金長(zhǎng)度二千四百二十毫米評(píng)價(jià)合金的灌裝能力在在壓鑄過(guò)程中。因?yàn)闆](méi)有一個(gè)可用的公式來(lái)預(yù)測(cè)填充長(zhǎng)度，這一評(píng)價(jià)方法在工程中并不方便。 3 調(diào)查磁通密度和輸入電壓之間的關(guān)系以及距離，并發(fā)現(xiàn)，熔體的模具填充長(zhǎng)度隨著平均磁感應(yīng)強(qiáng)度的增加而迅速增加，和上鋼模具優(yōu)于上石膏模具。此外，在研究高壓壓鑄， 4 ，劉卓 5 ，和 生保羅 6 研究了合金仿真的模具填 充能力。 7 研究了澆注溫度的影響，涂層厚度等。關(guān)于消失模 于改進(jìn)的 凝固方程上流動(dòng)長(zhǎng)度的計(jì)算顯示了與實(shí)驗(yàn)結(jié)果良好的協(xié)議。評(píng)價(jià)模具填充能力的方法主要包括三種類型，實(shí)驗(yàn)評(píng)估，理論計(jì)算，和仿真。實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方法是基本的，因?yàn)樗闹庇^效果，但它是有限與實(shí)驗(yàn)條件下，是 2 很難流行使用。仿真方法是在工程不方便雖然是在特定的條件比實(shí)驗(yàn)方法更準(zhǔn)確。但是，理論計(jì)算方法可用于預(yù)測(cè)方便灌裝能力的各種合金在各個(gè)進(jìn)程沒(méi)有任何特殊的設(shè)備。 擠壓鑄造是一種新的成形技術(shù)，預(yù)計(jì)將得到廣泛的應(yīng) 用前景。然而，合金熔體的灌裝能力目前在這一過(guò)程中尚不清楚。熔融擠壓鑄造在研究評(píng)估合金的模具填充能力很少。在這篇文章中，實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)和理論計(jì)算相結(jié)合，和計(jì)算模具填充能力獲得數(shù)學(xué)模型。 2 擠壓鑄造中實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)模具填充的能力 在重力鑄造中基于螺旋線標(biāo)本，特別螺旋線試樣模具設(shè)計(jì)（圖 1 所示。），用于在擠壓鑄造實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)合金熔體的模具填充能力。模具是 。其建設(shè)主要包括三個(gè)部分，上模具，較低的模具，以及沖壓。安裝在成形裝置的滑翔，模具上有一個(gè)阿基米德螺旋線洞全長(zhǎng)一千三百五十毫米。較低的模具安裝在成形裝置的工作臺(tái)上；其模腔是緊的圓柱膛。在緊 腔 的側(cè)壁，有一個(gè)線連接與阿基米德螺旋線腔，沖連接成形裝置的模具填充活塞。成型設(shè)備是雙動(dòng)油壓機(jī)具有的職能，如模具鎖，模具填充，噴射，并模具填充速度過(guò)境。工藝參數(shù)，如模具填充壓力，緊迫的速度（模具填充速度）等。可以設(shè)置和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可由計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)自動(dòng)保存。倒擠出其中合金熔體中的圓柱分庭壓入的阿基米德螺旋線通過(guò)轉(zhuǎn)輪倒置的沖壓運(yùn)動(dòng)方向。 圖 1 螺旋線標(biāo)本模具： 1 ，在沖壓： 2 上模： 3 較低的模具： 4 緊膛 3 圖 2 阿基米德螺旋線范例。 經(jīng)過(guò)熔化，合金熔體注入較低模具的圓柱膛，上模 下移到太接近降低模具下的液壓機(jī)。然后，沖床下降近合金表面與快速的速度，然后按下合金熔體與一個(gè)緩慢的速度進(jìn)入阿基米德螺旋線腔。維持一段時(shí)間，上模分離與降低模具，和獲得阿基米德螺旋線，（圖所示 2 ） 。最后，測(cè)量阿基米德螺旋線長(zhǎng)度。 3 數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)模具填充能力 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 緊 腔 的幾何尺寸，線框和螺旋線腔中顯示圖 3 。 圖 3 模具示意圖： 1 ，床身： 2 緊膛： 3 線框 ; 4 螺旋線 4 在模具填充擠壓鑄造過(guò)程中，存在兩種類型的方法：一個(gè)是力量迫使合金熔體流進(jìn)阿基米德螺旋線腔；另一種是抵抗力封鎖 流動(dòng)，造成的壓力損失。當(dāng)駕駛的權(quán)力小于抵抗力，合金熔體將停止灌裝，和模具填充長(zhǎng)度同時(shí)達(dá)到最大長(zhǎng)度 L 。駕駛的權(quán)力主要包括模具填充所提供的壓力沖床和嚴(yán)重性合金熔體。據(jù)認(rèn)為，重力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于模具填充壓力，可以忽略不計(jì)。耐力主要包括摩阻力和局部阻力。 因此，條件保持合金熔體充填可以用以下方程描述： (1) 其中 P 是模具填充壓力和 F 是總電阻的摩阻力和局部阻力。 在擠壓鑄造中，合金熔體可被視為一個(gè)穩(wěn)定的，不可壓縮粘性流體。這就是 說(shuō)，合金的密度 p 在灌裝過(guò)程是恒定的。假設(shè)粘滯系數(shù)的合金熔體 v 在整個(gè)模具填充過(guò)程保持恒定。壓力提供了沖床的緊 腔 命名為模具填充壓力 P。移動(dòng)速度沖被看作是平均流速度 v 的合金熔體中的緊膛（命名為模具填充速度） 。假設(shè)開(kāi)始整個(gè)緊腔是投入與合金熔體，移動(dòng)沖床高度（在下降高度合金熔體中的緊迫商會(huì)）是 H 和因此，填補(bǔ)螺旋線長(zhǎng)度是 L ?；谫|(zhì)量守恒定律， H 和 L 的關(guān)系是 (2) 摩阻力 （ 1 ）摩阻力產(chǎn)生的合金熔體在緊 腔 中流動(dòng)。 當(dāng)雷 諾數(shù)小于 2300，流動(dòng)狀態(tài)的合金熔體被視為層流，當(dāng)雷諾數(shù)超過(guò) 4000，流動(dòng)狀態(tài)被視為湍流。否則，流動(dòng)狀態(tài)是一個(gè)過(guò)渡流狀態(tài)干預(yù)層流與紊流。其中 D 是緊膛直徑。 f 這是一個(gè)層流，摩阻力系數(shù)表 641 再 8 ?；诓豢烧承粤黧w動(dòng)力傳輸方程，緊 腔 的摩阻力方程是 如果是湍流，摩擦系數(shù)電阻是 ，因此，摩阻力是 5 (3b) （ 2 ）摩阻力產(chǎn)生的流動(dòng)合金熔體中。 同樣，流動(dòng)中的線是 ，雖然做的是顯示在圖。 3 。雷諾數(shù) 隨不同的流速和線層面。因此，在不同條件下流動(dòng)狀態(tài)是層流或湍流。如果這是一個(gè)層流，電阻的摩擦系數(shù)是 ，因此，摩阻力是 (4a) 如果是湍流 , 電阻的 摩擦系數(shù) 是 因此，摩阻力是 （ 3 ）摩阻力產(chǎn)生的合金熔體流動(dòng)的阿基米德螺旋線腔。 張海英等人，在擠壓鑄造重評(píng)價(jià)合金熔體的模具填充能力。 據(jù)層面阿基米德螺旋線腔，最大的 D / 機(jī)會(huì)只有 d 和 D ，分別載于圖。 3, 因此，局部阻力系數(shù)很小 , 直接管的部分阻力將被忽略。雷諾數(shù)是指作為。摩擦系數(shù)電阻為層流是 ，因此，摩阻力是 如果是湍 流，電阻的摩擦系數(shù)是 ， 6 因此，摩阻力是 部分抗性 當(dāng)合金熔體從緊膛流動(dòng)到 滑槽 ，然后螺旋線腔，局部阻力產(chǎn)生的動(dòng)力喪失所造成的變化，流速的流動(dòng)方向和空間。當(dāng)流動(dòng)狀態(tài)是湍流，失去抵抗增加比例的平方平均速度，并顯示在下面的公式 8 ： 在 是局部阻力系數(shù)。當(dāng)熔體流動(dòng)的緊膛，系數(shù)的局部阻力顯示下列方程： 其中 K 為修正系數(shù)范圍為 8 。 因此，局部阻力是 同樣，當(dāng)熔體流動(dòng)從膛的螺旋線腔，局部阻力是 總電阻 如果流入合金熔體的所有層流室的緊膛，膛和螺 旋線腔，總阻力是 7 將均衡器。 （ 2 ）到（ 10 ）和簡(jiǎn)化 (11) 那里的 常數(shù)與模具方面的內(nèi)容確定如下： 如果流入合金熔體的湍流流動(dòng)的膛，膛和螺旋線腔，總阻力是 臨界條件的灌裝模具和填寫長(zhǎng)度合金熔體 基于均衡器 （ 1 ） ，如果合金熔體流入層流室的緊膛，線和螺旋線腔，然后填寫的關(guān)鍵條件是作為合金熔體中顯示下面的公式： (15) 因此，填補(bǔ)合金熔體長(zhǎng)度是有限的 最大裝載長(zhǎng)度是確定的 如果流入合金熔體的湍流流動(dòng)的緊膛，膛和擠壓行腔，然后合金熔體的模具填充長(zhǎng)度是 根據(jù)均衡器。 （ 17 ）和（ 19 ） ，影響因素的最大裝載長(zhǎng)度主要是壓力系 8 統(tǒng)，模具參數(shù)，合金熔體粘度等 。壓力系統(tǒng)包括沖壓模具填充壓力速度。參數(shù)模具包括緊膛幾何尺寸，膛，和螺旋線腔。他們的影響最大裝載長(zhǎng)度不同部分在不同的流動(dòng)。當(dāng)流入過(guò)的所有層流，最大裝載長(zhǎng)度正比于模具填充壓力和反比于模具填充速度和合金熔體粘度。當(dāng)流入過(guò)是湍流中的膛和螺旋線腔，最大裝載長(zhǎng)度也正比模具填充壓力和反比雷諾數(shù)為一體的模具 填充速度和粘度的合金熔體與模具的參數(shù)。最大裝載長(zhǎng)度的增加而減少的模具填充速度。其中一個(gè)原因是，摩阻力的增加而增加的模具填充速度和粘性力。另外一個(gè)原因是，一個(gè)流動(dòng)的湍流速度下模具填充速度，最大裝載長(zhǎng)度是 和存在的脈沖速度和產(chǎn)生的附加應(yīng)力的正常方向和切線方向的流動(dòng)路徑，阻力在湍流大于在層流。 同樣，從均衡器 （ 17 ）和（ 19 ） ，模具的參數(shù)，該緊膛，線，和螺旋線洞產(chǎn)生重要的影響模具填充能力的擠壓鑄造。該修正系數(shù) K 與之間的聯(lián)系緊膛，線和螺旋線腔有負(fù)面影響最大裝載長(zhǎng)度。因此，避免連接角度和平穩(wěn)過(guò)渡的模 腔設(shè)計(jì)，有利于提高模具填充能力。 4 實(shí)驗(yàn)和討論 實(shí)驗(yàn) 為了核實(shí)是否存在的理論模型前面提到的那樣，兩個(gè)正交試驗(yàn)的三個(gè)因素，兩個(gè)層次的 和 25 鋼的設(shè)計(jì)和實(shí)施。實(shí)驗(yàn)參數(shù)，杠桿，結(jié)果顯示在表 1 和表 2 。 表 1 模具填充能力的實(shí)驗(yàn)與 擠壓鑄造 注： T 是澆注溫度 ; P 是平均模具填充壓力 ;V 是模具填充速度 ;括號(hào)外的是數(shù)據(jù) 9 設(shè)置值 ;括號(hào)內(nèi)的是數(shù)據(jù)實(shí)際值 ; T 是總長(zhǎng)度。 表 2 25 鋼在擠壓鑄造中模具填充能力的實(shí)驗(yàn) 從 ， 的數(shù)值，結(jié)果表明，充填長(zhǎng)度的增加而增加的模具填充壓力和減少模 具填充速度。此外，從 S 的數(shù)值，這是表明，存在著巨大差異的影響程度的各種因素對(duì)最大裝載長(zhǎng)度。最突出的因素是模具填充壓力和模具填充速度，他們的相互關(guān)系有多大影響填補(bǔ)長(zhǎng)度。它也表明，澆注溫度和時(shí)間延遲的沖壓擠壓不重要的因素。結(jié)果表明，粘度的變化所造成的澆注溫度和時(shí)間延遲的沖壓擠壓力小比模具填充壓力和模具填充速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果也反映了理論公式。 計(jì)算與實(shí)際價(jià)值的參數(shù)（見(jiàn)表 3 ）在實(shí)驗(yàn)中，雷諾數(shù)大于 3700 的緊迫廳，亞軍或螺旋線腔，因此各方向都流向視為湍流。根據(jù)均衡器。 （ 19 ） ，填補(bǔ)了理論長(zhǎng)度列于表 4 。 表 3 其他參數(shù)值 表 4 最大裝載長(zhǎng)度的實(shí)驗(yàn)與理論計(jì)算比較 注： l 。 從表 4 要指出的是，無(wú)論是 25 鋼，相對(duì)偏差的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論值不超過(guò) 15 。這是難以確定的實(shí)際原因，導(dǎo)致其中的差別。在理論模型，部分抵抗的螺 10 旋線腔被忽略，并修訂系數(shù) K 是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)的價(jià)值是不同的差異造成的實(shí)際合作形式 ; 在實(shí)驗(yàn)中，在實(shí)驗(yàn)中收集和轉(zhuǎn)型的信號(hào)延遲的模具溫度，澆注溫度和統(tǒng)一性，涂層厚度難以精確控制。的理論模型提供了良好的指導(dǎo)作用準(zhǔn)確理解各種因素對(duì)模具填充能力。 影響澆注質(zhì)量的合金熔體的填充長(zhǎng)度 均衡器 （ 17 ）和（ 19 ） ，獲得了假設(shè)整個(gè)緊腔在填補(bǔ)與合金熔體。其實(shí)，這是不可能完全投入與合金熔體，因此，均衡器 （ 19 ）必須修改。假設(shè)有一個(gè)高度的 H 仍然沒(méi)有填補(bǔ)頂端迫切廳。根據(jù)質(zhì)量守恒， ，那么 從均衡器 （ 21 ） ，結(jié)果表明，填補(bǔ)了理論計(jì)算長(zhǎng)度的增加而增加的投入合金熔體質(zhì)量。因此，這也是原因之一造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算值偏差的原因之一。 5 結(jié)論 （ 1 ）擠壓鑄造，無(wú)論是模具填充壓力和模具填充速度有顯著影響模具填充能力的合金熔體和澆注溫 度的影響較小的實(shí)驗(yàn)條件下。模具填充能力的增加而增加的模具填充壓力和減少了適當(dāng)?shù)哪＞咛畛渌俣取?（ 2 ）合金熔體擠壓鑄造中最大裝載長(zhǎng)度的計(jì)算方法是均衡器 （ 17 ）和（ 19 ） 。比較理論計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的最大相對(duì)偏差不超過(guò) 15 。 11