细长复杂砂芯的成形性和溃散性特征研究

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1、分类号学号M201370840学校代码10487密级硕士学位论文细长复杂砂芯的成形性和溃散性特征研究学位申请人：李广学科专业：材料工程指导教师：樊自田教授答辩日期：2015年5月16日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringInvestigationoftheFormabilityandCollapsibilityCharacteristicsonSlender-ComplexSandCoreCandidate：LiGuangMajor：Materi

2、alsEngineeringSupervisor：Prof.FanZitianHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,Hubei,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解

3、学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要航空航天工业的快速发展，对薄壁复杂镁铝合金铸件的需求量日益增加，铸件结构向整体化、薄壁化、复杂化、精密化方向发展。复杂薄壁镁铝合金铸件常伴有复杂的内腔和细长小孔，致使铸造用

4、砂芯形状非常复杂，砂芯的精确成形难度大、性能要求高，且铸造成型后铸件内腔残留的砂芯难以溃散清理，较大地阻碍了我国航空镁铝合金复杂零件铸造水平的提升。因此，研究复杂细小砂芯的成形性、溃散性及其表征方法，可以为镁铝合金复杂薄壁铸件用砂芯的制备奠定基础，对提高镁铝合金复杂精密铸件的制造水平，具有重要的理论与实际意义。本文根据复杂镁铝合金铸件的结构特点，设计了一套用于复杂细长砂芯性能表征的芯盒模具，采用射砂制芯方法，开展了复杂细长砂芯的成形性、溃散性及其表征方法试验研究，取得了具有价值的研究成果。（1）以砂芯的完整成形、充填密度及抗弯强度作为砂芯成形性的评价指标，研究砂芯形状、射芯压力、

5、原砂种类、粘结剂及其加入量等因素对细长砂芯成形性能的影响，分析得出了砂芯充填体积和抗弯强度与各影响因素间的回归方程。当砂芯具有拐角和长度较大时，容易在砂芯的拐角处产生缺陷，且远离射砂口部分的砂芯，充填效果较差，难以紧实。这主要是因为：拐角会使芯砂在充填过程中的流动方向发生较大改变，砂粒的动能局部损失大；长度过大会导致远离射砂口处压力较小不足以充满，砂粒的动能沿程损失大。因此，射砂压力升高，砂粒动能越大，砂芯完整成形性越好，砂芯的充填密度和常温强度均增大。试验主要研究了树脂砂芯的成形性，发现随着树脂粘结剂加入量增加，砂芯抗弯强度增大。当粘结剂加入量少于2%时，砂芯充填密度随着粘结剂

6、加入量增加而增大；当粘结剂加入量大于2%时，充填密度有所降低。这是因为粘结剂加入量较小时，其加入量增加，砂粒的流动性加大、更易充填紧实；而粘结剂加入量过大，会使砂粒紧实致密而团聚不易流动。试验还研究了水玻璃砂芯的成形性，发现水玻璃细长砂芯硬化后脆性较大，容易断裂，难以取模，成形性较差。原砂种类对砂芯成形性能影响最大。由于宝珠砂的圆整度高、流动性好、射砂阻力小，成形砂芯的缺陷少，充填密度和紧实强度均较高；大林砂的充填密度和紧I华中科技大学硕士学位论文实强度次之；都昌砂充填密度和紧实强度较低。（2）以树脂砂芯受热后的残留强度和落砂量作为砂芯溃散性的评价指标，研究了受热温度、原砂种类、

7、树脂粘结剂加入量等因素对细长砂芯溃散性能的影响，分析得出了砂芯的残留强度和落砂量与各影响因素间的回归方程。随着砂芯受热温度升高，树脂砂芯砂粒间的粘结键被破坏，砂芯的残留强度逐渐降低，在外力作用下的落砂量增大，砂芯易于溃散；随着树脂粘结剂加入量增加，砂粒间粘结力更大，砂芯的残留强度增大，砂芯溃散性较差。原砂种类对砂芯的落砂量影响最大，角形系数较大的都昌砂，砂粒之间粘结不充分，受热后砂芯在外力作用下易于散落，溃散性好；树脂粘结剂的加入量对砂芯的残留强度影响最大，粘结剂加入量越大，砂芯