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1、华中科技大学硕士学位论文铝合金零件压铸关键技术的研究姓名：杨元鹏申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：万里20070101华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I 摘摘 要要 铝合金具有高的比强度、低密度，作为一类轻质高强度材料，应用非常广泛。针对目前对铝合金零件的质量和性能要求越来越高的现状，本课题对压铸铝合金校徽圆盘件的模具设计、优化选择压铸工艺参数的2PQ图绘制系统以及后续的化学表面处理技术进行了研究，具有极为重要的现实意义。 根据校徽圆盘件的结构特征，设计了侧浇道形式的浇注系统和排溢系统，进而设计了生产该铸件的压铸模具。
2、当模具上机后，优化选择压铸生产过程中的工艺参数成为了关键， 本文采用C+语言开发了一套优化选择压铸工艺参数的2PQ图绘制系统。当给定某一压铸系统机床部分的工艺参数及与之匹配的模具部分的工艺参数后，即可绘制出该压铸系统的2PQ图，得到压射压力和流量的适用范围，从而为浇注系统设计进行事前评定提供依据。 如选定某一压铸系统模具部分的参数：液态铝合金的密度为2500kg/m3,流量系数为0.6，内浇道截面积为92mm2和压铸机部分的参数：压射缸直径为100mm，压室直径即冲头直径为80mm，冲头的最大压射压力48MPa，空压射速度为2300mm/s后。则由此绘制出该压铸系统的2PQ图， 给出压力P的适
3、用范围为25.431.8MPa， 流量Q的适用范围为8.08.8L/s。 最后，对压铸出来的铝合金圆盘件进行化学氧化处理。通过正交实验，优化得到了压铸铝合金ZL102的最佳化学转化膜处理液配方及反应条件为:50g Mn(H2PO4)2，2g氟硅酸钠溶于1L水中，加热溶液到90，采用浸泡的方法使之反应2分钟；其中Mn(H2PO4)2含量、反应温度、处理液的PH值是影响化学转化膜性能的主要因素，应严格加以控制，同时NaSiF6对加快化学反应速度也有一定的影响。采用本实验优化得到的化学氧化处理方案和工艺条件对华中科技大学校徽圆盘件进行表面处理，得到的圆盘件表面呈灰白色，膜层致密且色泽均匀，经后续涂漆
4、处理后可以获得表面质量良好、美观大方的样件。 关键词：关键词： 铝合金 压铸 模具设计 2PQ图 表面处理 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 II Abstract Aluminum alloy is regarded as a new family of promising materials with high specific strength and low-density. In view of the increasing demand of quality and performance about current a
5、luminum alloy parts, it is very important to study the mould design of aluminum alloy badge disk, the 2PQ plot system which can optimally choose die casting process parameters and the following chemical surface treatment in this paper. A corresponding side-pouring gating system and over-flow-exhaust
6、ing system of die casting die can be designed based on characteristics of the badge disk. It is a critical problem to choose die casting process parameters after the die casting mould is fitted on the machine. The 2PQ plot system which can optimally choose die-casting process parameters has been dev
7、eloped used by C+ base on the “experiment on a gradual approach” reality which is the principle of choosing process parameters for ages. When the parameters of die and machine concerned are given, the system can automatically show 2PQ plot and achieve the proper ranges of pressure and flow. It can p
8、rovide a basis for evaluating the gating system design beforehand. For example, when the parameters of die: the density of liquid-metal 2500kg/m3, the flow coefficient of 0.6, gate section area of 92mm2 and parameters of machine concerned: the injection cylinder diameter of 100mm, the punch diameter
9、 of 80mm, the punch pressure of 48MPa, and the maximal injection speed of 2300mm/s are given, the proper ranges of pressure and flow which are 25.431.8MPa and 8.08.8L/s can be evaluated by this system. In the end, the chemical surface treatment is carried on after the die casting production. The opt
10、imal treatment solution components of ZL102 chemical conversion films by oxidation and reaction conditions are as follows: 50g phosphate, 2g NaSiF6 and 1L water, solution temperature is 90 and soak period is 2 min. Among these factors, phosphate, reaction temperature, PH value of solution should be
11、strictly controlled because they are the major factors affecting chemical conversion films by oxidation; NaSiF6 is the factor which accelerates the pace of chemical reactions in some degree. 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 III Finally the HUST badge disk, on which a chemical surface
12、treatment has been carried out by ways of the optimal chemical conversion treatment process and reaction conditions, is gray and its conversion films are dense and uniform. A sample badge can be acquired according to the following painting process. Key words: aluminum alloy die casting mould design
13、2PQ plot surface treatment 独创性声明独创性声明 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学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、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
14、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。 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 本论文属于 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 1 绪言绪言 1.1 课题研究背景、目的及意义课题研究背景、目的及意义 铸造铝合金为传统的金属材料，由于其密度小、比强度高等特点，广泛应用于航空、航天、汽车、机械等行业。随着现代工业及铸造新技术的发展，对铸造铝合金零件的需
15、求量及质量要求越来越高1。 本课题主要对铸造铝合金校徽圆盘件的压铸模具设计、优化选择压铸工艺参数的2PQ图以及后续对压铸铝合金圆盘件的化学氧化处理作一定的研究，其中重点对压铸模/机2PQ图技术和铝合金化学表面处理进行了研究。 圆盘件的压铸模具设计完成以后，将压铸模装在特定的压铸机上，这时压铸工艺参数的合理选择就成了压铸生产工艺过程中的重要内容。传统方法往往是在浇注系统设计结果的基础上，凭借压铸工作者的主观经验来进行工艺参数选择，然后根据实际的压铸件生产，来验证核实工艺参数、浇注系统设计的合理性和正确性。这个过程不利于产品设计成本降低，不利于产品设计周期缩短2。 通过研究模具浇注系统需要的能量与
16、压铸机能提供的能量两者之间的内在联系，2PQ图技术诞生了，2PQ图产生以后，将理论设计、科学计算和参数测定相结合，并作为对浇注系统做出预期评定的依据。2PQ图的主要作用是当一副新模具上机时，即可预测压射压力和压射速度这两个工艺参数应有的最佳参数值，期望一次就能获得完好的铸件，使模具的修改工作压缩至最低限度。2PQ图技术可使压铸过程最佳化，但是实际研究中大都只是手工绘制压铸系统的2PQ图，进而给出实际工作过程中P和Q的适用范围，这种方法明显效率很低，不符合当前压铸技术发展的趋势。因此，探讨利用计算机辅助技术自动绘制2PQ图从而优化整个压铸系统，这不但具有重要的理论意义，而且还具有实际的使用价值。 本文研究这一部分的目的就是希望在计算机上编写程序，当给定压铸机和模具的某些参数后，就可以得到符合
