学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

铜合金压铸成形技术的研究

作　者: 李羽
导　师: 于宝义
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 铜合金HPb59-1 压铸轴承保持器模具寿命热疲劳裂纹
分类号: TG249.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 158次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

21世纪工业正向着节能化和高效率方向发展，在追求降低零部件生产成本和提高效率的过程中，人们对材料的成型方法有着更深的重视。由于铜合金零部件具有良好的耐腐蚀性和再生率高等优点，铜合金零部件应用领域也在不断扩展。针对铜合金以往的离心铸造方法的缺陷和铜合金压铸模具寿命低等原因，本课题采用压铸技术，对铜合金压铸工艺和模具的热疲劳性能进行了研究。本文首先对HPb59-1铜合金试棒进行了压铸试验，研究了压铸工艺对铜合金力学性能的影响，并且得到一组最佳的压铸工艺：浇注温度为970±5℃，模具温度为240～280℃，快压射速度为5.5m／s，增压比压为50MPa。在此基础上，对铜合金轴承保持器进行了生产试验，采用上述工艺参数压铸试件，保证了铸件的力学性能，考虑到压铸后铸件容易产生内部气孔等缺陷，加入了真空系统，使得在压铸前模具形腔基本处于真空状态，最终基本解决了产品内部缺陷问题，得到良好的保持器件。重点研究了铜合金压铸模具的热疲劳失效问题，以影响模具寿命的最主要因素-热疲劳性能为出发点，采用盐浴热疲劳试验法为手段，对标准的H13模具钢梅氏试样进行了热疲劳研究试验。通过对不同前处理的试样失效裂纹的比较分析确定了H13模具钢的最佳前期热处理工艺：淬火1020℃、回火640℃。在对试验过程中经铜合金液腐蚀试样的结果分析中，发现铜元素对裂纹扩展有着很深的影响。一方面表现在铜与模具钢表面的其他元素形成不稳定相，该相在高温下脆化并且破裂，以促进裂纹扩展，另一方面，由于铜元素比较活泼，高温下很容易被氧化，使得模具钢表面孕育很多裂纹源。而在研究Pb的影响中，我们发现Pb在高温下熔化并富集在裂纹前端，进而加速裂纹的扩展。合金元素的加入在一定程度上能改善模具钢的热疲劳性能，其中本试验加入的铬元素就很大程度的提高了模具的寿命，推迟了热裂纹的扩展，主要表现在铬的含量的增加后，铬元素与钢中其他元素在高温下形成了硬质相，该相具有固溶强化的作用，进而推迟裂纹的扩展。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-12
1 绪论  12-28
  1.1 压铸铜合金研究概况  13-15
    1.1.1 压铸铜合金材料的研究状况  14
    1.1.2 铜及铜合金熔炼  14-15
  1.2 铜合金压铸模具寿命的研究概况  15-17
    1.2.1 铜合金压铸模具热疲劳性的研究现状  15-16
    1.2.2 铜合金压铸模具热疲劳性的发展  16-17
  1.3 压铸成形技术的研究概况  17-22
    1.3.1 压铸的实质及工艺过程  17
    1.3.2 压铸的特点  17-18
    1.3.3 压铸的应用范围  18-19
    1.3.4 压铸的发展概况  19-20
    1.3.5 压铸工艺参数的选择  20-22
  1.4 提高压铸铜合金模具寿命  22-25
    1.4.1 铜合金压铸模具寿命低的原因  22-23
    1.4.2 铜合金压铸模主要失效形式  23-24
    1.4.3 提高铜合金压铸模寿命的方法  24-25
  1.5 课题研究的主要技术  25-26
    1.5.1 铜合金的熔炼技术  25
    1.5.2 铜合金压铸成形工艺的研究  25
    1.5.3 铜合金压铸材料的强韧性研究  25
    1.5.4 铜合金保持架的压铸成形技术  25-26
    1.5.5 铜合金压铸模具设计及工艺  26
  1.6 课题研究的难点  26
    1.6.1 铜合金熔炼过程中的问题  26
    1.6.2 铜合金材料的压力铸造成形  26
    1.6.3 如何提高压铸模具寿命  26
  1.7 课题的提出  26-28
2 试验条件及方法  28-35
  2.1 试验条件  28-29
    2.1.1 压铸机及工作参数  28
    2.1.2 压铸机及工作参数  28-29
  2.2 试验方法及过程  29-35
    2.2.1 流动性测试方法  29-30
    2.2.2 压铸流动性模拟  30-32
    2.2.3 压铸成形试样的制备  32-33
    2.2.4 热处理工艺  33
    2.2.5 力学性能测试  33
    2.2.6 密度测量  33-34
    2.2.7 硬度测量  34
    2.2.8 组织观察  34-35
3 HPb59-1 铜合金的压铸成形研究  35-40
  3.1 HPb59-1 铜合金的压铸工艺研究  35-40
    3.1.1 浇注温度的选择  35-36
    3.1.2 模具温度的选择  36-37
    3.1.3 快速压射速度的选择  37-38
    3.1.4 增压比压的选择  38-39
    3.1.5 小结  39-40
4 铜合金保持架的真空压铸成形研究  40-47
  4.1 试验方法  40-43
    4.1.1 试验材料  40
    4.1.2 铜合金的熔炼  40-41
    4.1.3 真空系统  41
    4.1.4 模具结构的改进  41-42
    4.1.5 压铸工艺的确定  42-43
  4.2 试验结果  43-46
    4.2.1 HPb59-1铜合金压铸的成形性  43-44
    4.2.2 压铸件的内部缺陷分析  44-45
    4.2.3 真空压铸下的内部形貌  45
    4.2.4 压射速度曲线  45-46
  4.3 小结  46-47
5 压铸模具寿命的研究  47-70
  5.1 压铸模具设计与制造  47-48
  5.2 试验前期准备  48-51
    5.2.1 材料选用  48-49
    5.2.2 材料制备  49
    5.2.3 材料制备  49-51
  5.3 试验条件及方法  51-55
    5.3.1 冷热疲劳实验装置及仪器  51
    5.3.2 热疲劳实验  51-55
    5.3.3 硬度实验  55
  5.4 试验结果与分析  55-62
    5.4.1 三种热疲劳实验方法对比  56-57
    5.4.2 未经渗铜腐蚀试样的热疲劳失效分析  57-59
    5.4.3 渗铜腐蚀试样的热疲劳失效分析  59-60
    5.4.4 渗铜腐蚀试样与未经过渗铜腐蚀试样的热疲劳失效对比分析  60-62
  5.5 机理分析  62-65
    5.5.1 渗铜件与非渗铜件热疲劳实效的共同之处  62-64
    5.5.2 渗铜件与非渗铜件热疲劳实效的不同之处  64-65
  5.6 压铸铜合金模具热疲劳实效的解决方法  65-68
    5.6.1 降低裂纹源的产生  65-66
    5.6.2 减慢裂纹生长  66
    5.6.3 减小铜合金对模具的腐蚀  66-68
  5.7 小结  68-70
6 铜合金对压铸模具钢腐蚀作用的研究  70-83
  6.1 渗铜件裂纹处的断面机理分析  70-77
    6.1.1 裂纹纵断面分析  71-75
    6.1.2 裂纹横断面分析  75-77
  6.2 裂纹断面的X射线分析  77-80
  6.3 Pb对裂纹扩展的影响  80-81
    6.3.1 裂纹断面的面扫描  80-81
  6.4 小结  81-83
7 合金元素对 H13模具钢热疲劳性能的影响  83-95
  7.1 H13钢的化学成分的分析  83-85
  7.2 试验方法  85-87
  7.3 试验结果与分析  87-88
    7.3.1 未经渗铜腐蚀试样的热疲劳失效分析  87
    7.3.2 渗铜腐蚀试样的热疲劳失效分析  87-88
  7.4 机理分析  88-94
    7.4.1 试样的形貌照片分析  88-89
    7.4.2 加Cr后试样裂纹处的成分分析  89-91
    7.4.3 合金元素Cr的作用机理  91-94
  7.5 小结  94-95
8 耐热铸铁作模具的热疲劳性能研究  95-100
  8.1 材料的选用  95
  8.2 试验方法  95-96
  8.3 试验结果分析  96-99
    8.3.1 热疲劳裂纹  96
    8.3.2 机理分析  96-99
  8.4 小结  99-100
9 结论  100-102
参考文献  102-106
在学研究成果  106-107
致谢  107

铜合金压铸成形技术的研究

内容摘要

全文目录

相似论文