外文翻譯--鋁合金壓鑄模的失效分析 中文

1、<p>　　畢業(yè)設(shè)計(論文)外文資料翻譯</p><p>　　系　　部： </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動化 </p><p>　　姓 名： </p>&

2、lt;p>　　學(xué) 號： </p><p>　　外文出處： METALURGIJA 47 (2008) 1, 51-55 </p><p>　　附 件：1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 </p><p>　　附件1：外文資料翻譯譯文</p>

3、;<p>　　鋁合金壓鑄模的失效分析</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　鋁合金壓鑄模失效，由很大不同同時也很重要的因素影響。材料的選擇、模具的設(shè)計及循環(huán)工作所產(chǎn)生的熱應(yīng)力疲勞（熱檢查中，工作表面溫度場的強(qiáng)度和均勻性的測試是通過溫度測量儀檢查），以及模具初始不均勻的溫度導(dǎo)致鋁合金模具在壓鑄過程中失效或形成裂縫。在目前調(diào)查中，失效

4、和裂縫通過非破壞性的金相檢驗方法分析。</p><p>　　關(guān)鍵詞 壓鑄 工作表面 鋁合金 溫度場 失效分析</p><p><b>　　導(dǎo)言</b></p><p>　　壓鑄是最具有成本效益且技術(shù)方法簡單，用來鑄造先進(jìn)、準(zhǔn)確的大規(guī)模鋁合金零部件[1] 。鋁合金壓鑄件直至最后安裝，需要很少加工。世界各地所有鑄件大約有一半由鋁合金制

5、造，鋁合金壓鑄件廣泛用于汽車零部件和其他貨品[2] 。表1顯示了壓鑄與沖壓、鍛造、砂型鑄造、 硬模澆鑄、塑料成型的九種參數(shù)比較[3]。

6、 </p><p>　　鋁合金壓鑄模失效，因為許多不同，同時也很重要的因素影響。這個因素有兩個基本類型[4] ：模具的制造因素，和形成過程因素。鋁合金壓鑄件的工作壽命長短對于經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)是至關(guān)重要的[5] 。對于資金和生產(chǎn)時間來說，更換模具都是昂貴的。</p><p>　　Table1. Comparison of nine parameters of the die-castin

7、g and other processes [3]</p><p>　　表1. 壓鑄的九種參數(shù)和其他進(jìn)程比較</p><p>　　最常見的鋁合金壓鑄模的失效一般可以分為四個基本分類：熱檢查、角裂、棱角尖銳鋒利、磨損或被侵蝕。人們普遍認(rèn)為：影響模具壽命的一個主要因素是熱檢查，裂紋萌生和傳播發(fā)生過程中導(dǎo)致模具表面熱應(yīng)力疲勞 [6-8] 。壓鑄專家（設(shè)計師， 制造商和運營商）可能在一定程度上影響

8、有些模具的失效因素[9]。這些因素包括[10] ：</p><p><b>　　-設(shè)計</b></p><p><b>　　-材料選擇 </b></p><p><b>　　-熱處理 </b></p><p><b>　　-經(jīng)營運轉(zhuǎn)</b></p&g

9、t;<p><b>　　-操作和使用</b></p><p><b>　　壓鑄模具測試</b></p><p>　　在我們的調(diào)查分析工作中，對一個典型的鋁合金壓鑄模進(jìn)行了分析[11] 。整個壓鑄機(jī)如圖1所示，圖2是壓鑄模測試機(jī)的定模。</p><p>　　熱工作模具鋼必須具備優(yōu)良的性能[12] 。模具材料要求

10、的性能列于表2[13]。測試模具由BOEHLER W300 ISODISC熱加工工具鋼制造[14]， 它廣泛用于各種熱加工工具和模具。生產(chǎn)者給出了BOEHLER W300 ISODISC鋼的熱學(xué)和力學(xué)性能。AlSi9Cu3鑄鋁合金的熔點大約是在593℃，鑄造溫度約更高50℃，因此從室溫升到大約700℃的溫度范圍在事例性能的分析報告中很重要。</p><p>　　BOEHLER W300 ISODISC鋼在室溫（2

11、0℃）下的密度大約是7800 ，它隨溫度升高而減小。截至溫度為700 ℃，密度降至約200 。這種鋼由于熱傳導(dǎo)率（從19.2至26.3 ），溫度相對較低且近乎線性的升高，且不斷成比例的擴(kuò)散熱量（整個時間大約是在） 。比熱隨著溫度升高而增長，從456 到587 。伸長率系數(shù)從（溫度為20℃）到（溫度為700℃）緩慢增長，而彈性系數(shù)隨著溫度的升高從211 增到168。</p><p>　　Figure1. Die-

12、casting machine</p><p><b>　　圖1. 壓鑄機(jī)</b></p><p><b>　　溫度測量與分析</b></p><p>　　當(dāng)鋁合金熔化時，模具工作表面擴(kuò)張，然后隨著熱量擴(kuò)散到模具表面的下面，溫度降低了，表面緊縮[15] 。熱鋁合金和模具的溫差越大，模具表面將擴(kuò)大和收縮的越厲害，然后模具表面

13、會出現(xiàn)熱處理的作用[16] 。</p><p>　　由于模具表面的壓力與模具溫度成反比例，而且模具保持一定熱量是經(jīng)濟(jì)的，所以模具保持一定熱量是件好事。鋁合金壓鑄模應(yīng)預(yù)熱大約240℃至300℃。經(jīng)驗表明：增加模具的工作溫度，從 205℃至315℃ ，模具的生產(chǎn)量可能會增加一倍[17] 。</p><p>　　定模工作表面所要求的初始溫度場的強(qiáng)度和均勻度通過溫度測量儀檢查 [18,19]，溫度

14、測量儀獲得了相對簡單的模具的幾何和溫度記錄（熱圖像）。</p><p>　　與應(yīng)用僅限于非常小的表面的光學(xué)溫度計相比，它通過溫度攝像頭檢查對象（圖3）。 相機(jī)的視野是大約水平30°，垂直20°的范圍。在這一視野的30.000溫度圖像信息可以通過溫度攝像頭得到。而單一細(xì)節(jié)的幾何分辨能力取決于相機(jī)與目標(biāo)的距離。 </p><p>　　Figure2. Fixed half

15、of the testing die-casting die</p><p>　　圖2. 壓鑄模測試機(jī)的定模</p><p>　　定模工作表面的溫度測量貫穿了模具的預(yù)熱期和模具的整個工作表面最初的運行期。（溫度大約240℃） 模具表面的溫度測量和溫度攝像頭的校準(zhǔn)，通過Ni-NiCr熱電偶接觸實現(xiàn)，42分鐘時測量到的61.2 ℃（見表3 ）是定模表面的標(biāo)志點。幾秒鐘后沒有校準(zhǔn)的溫度攝像頭（有

16、效值為1.0的發(fā)射率）與實際溫度67.1℃集于一點。這兩個溫度測量的比率表示發(fā)射率的值為0.91 。該發(fā)射率由每次實驗的測量確定。</p><p>　　Figure3. Position of the thermographic camera</p><p>　　圖3. 溫度攝像頭的位置</p><p>　　如圖4所示的溫度記錄圖象，只是連續(xù)圖像的一部分。壓鑄模工作

17、表面的溫度分布由溫度熱像儀上的顏色所顯示。黑白溫度記錄儀有16個不同的顏色， 不同顏色之間的過渡表現(xiàn)出溫度的差異，而幾何細(xì)節(jié)不太清楚。</p><p>　　對于每一個溫度熱像儀，圖像是非常重要的（見表3 ） 。左側(cè)的第一個溫度熱像儀與其之后完成的第二個溫度熱像儀，直接比較了在模具表面溫度預(yù)熱過高時顯示的連續(xù)的顏色。只有同溫度范圍的彩色溫度熱像儀可直接比較。</p><p>　　Table2

18、. Testing case-cronological flow of the preheating process</p><p>　　表2. 預(yù)熱過程測試</p><p>　　圖4中的溫度熱像儀（左）顯示的溫度范圍為90至161 ℃ ，黑色區(qū)域低于90℃。右側(cè)的溫度熱像儀同左側(cè)溫度熱像儀一樣 ，但溫度顯示范圍較低，介于90℃ 至124℃</p><p>　　Fi

19、gure4. Working surface of the fixed part of testing die-casting die (Figure1 and Table3).</p><p>　　圖4. 壓鑄模定模工作表面的測試（圖1和表3 ）</p><p>　　Figure5.Working surface of the testing die-casting die. Surfa

20、ce pits and cracks at identification marks.OM</p><p>　　圖5. 壓鑄模工作表面的測試。 表面凹坑和裂縫識別標(biāo)記。</p><p>　　在鑄造廠，類似模具的預(yù)熱時間要比我們的測試短得多（最多可達(dá)兩個小時） 。此外，我們的測試測量后增加了熱循環(huán)油（溫度約250 ℃ ），約 1小時30 l/min（鑄造廠通常使用）至60 l/min 。&l

21、t;/p><p><b>　　失效分析</b></p><p>　　定模壓鑄不到一千次,工作表面顯示，并確定出現(xiàn)了裂縫 。其中有些通過使用放大鏡甚至肉眼也可以清楚地觀察到。在我們的實驗范圍內(nèi)，通過光學(xué)顯微鏡（OM）和電子顯微鏡（SEM），非破壞性的金相檢驗分析檢驗聚合物鑄件也得到應(yīng)用 [20] 。</p><p>　　測試模定模容易凸出的部分（高超

22、過500）用砂紙拋光，然后用光學(xué)顯微鏡審查。鑄件非常尖銳，即使是表面上的小細(xì)節(jié)和微觀成分可以很容易用光學(xué)顯微鏡以及電子顯微鏡觀察到。高深度的電子顯微鏡可以觀察到對象的三維圖像[22]。當(dāng)然，模具表面坑凹部分，是第一條裂縫開始的地方，沒有機(jī)器可供拋光和顯微鏡可觀察</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　鋁合金壓鑄模產(chǎn)生裂紋，由于有很大不同，同時也

23、很重要的因素導(dǎo)致。其中一些影響模具失效的因素一定程度上可由壓鑄專家控制。</p><p>　　從溫度熱像儀的顯示上可以清楚看到， 如果加熱方法和模具設(shè)計不變，所需要的溫度場的強(qiáng)度和均勻性是不可能改變。在壓鑄過程中的循環(huán)負(fù)荷的主要來源是變化的溫度; 其他負(fù)荷的影響相對微不足道。 因此，在第一階段的解決方案是應(yīng)該改變加熱/或冷卻的渠道的位置，即使它們更貼近模具的工作表面，有利于更高，更均勻的供暖。</p>

24、<p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] S.Kalpakjian, Tooland Die Failures-Source Book, ASM International, MetalsPark, Ohio, 1982.</p><p>　　[2] R.M. Lumley, R.G. O'Donnel, D.R.

25、Gunasegaram, M. Girord , Heat Treating Progress ,6 (2006) 5, 31 – 37 . </p><p>　　[3] S.S. Manson, Thermal Stress and Low-Cycle Fatigue , McGraw–Hill, New York,1996.</p><p>　　[4] L.A. Dobrzanski,

26、 Technical and Economical Issues of Materials Selection, Silesian Technical University, Gliwice,1997.</p><p>　　[5] K.Strauss , Applied Sciencein the Casting of Metals , Pergamon Press, Oxford,1970.</p>

27、<p>　　[6] J.V. Tuma, J. Kranjc, Forschung in Ingenieurwessen Engineering Research , 66 (2001) 4, 153–156.</p><p>　　[7] L. Kosec, F. Kosel, Mechanical Engineering Journal, 29 (1983) 7-9, 151–158.</p

28、><p>　　[8] B.Smoljan, Journal ofMaterials Processing Technology,155(2004)11, 1704–1707.</p><p>　　[9] P.F.Timmins, Fracture Mechanism and Failure Controlfor Inspectors and Engineers, ASM Internation

29、al, Materials Park, Ohio, 1995.</p><p>　　[10] Handbook of Case Historiesin Failure Analysis, Volume1, ASM International, Materials Park, Ohio, 1992.</p><p>　　[11] B.Kosec, Metalurgija, 45(2006)3

30、, 217.</p><p>　　[12] I. Vitez, Ispitivanje mehani kih svojstava metalnih materijala, Sveu~ili{te J.J. Strossmayera u Osijeku, Strojarski fakultetu Slavonskom Brodu, SlavonskiBrod, 2006.</p><p>　

31、　[13] R.Ebner, H.Leitner, F.Jeglitsch, D.Caliskanoglu, Proceeth International Conference on Tooling, Leoben,dings of 5 (1999)3–12.</p><p>　　[14] Bohler Edelstahlhandbuch auf PCV2.0, Kapfenberg, 1996.</p&

32、gt;<p>　　[15] B.Kosec, G.Kosec, Metall, 57 (2003)3, 134-136.</p><p>　　[16] L.A.Dobrzanski, M.Krupinski, J.H.Sokolowski, Journal of Materials Processing Technology, 167(2005)2-3, 456462.</p>&l

33、t;p>　　[17] B.Kosec, G.Kosec, M.Sokovic, Journal of Achievements in Materialsand Manufacturing Engineering, 20(2007)1-2, 471–475.</p><p>　　[18] L.Masalski, K.Eckersdorf, J.McGhee, Temperature Measurement,

34、 John Wiley&Sons, Chichester, 1991.</p><p>　　[19] H. Haferkamp, F.W.Bach, M.Niemeyer, R.Veits, Aluminium, 75 (1999)11, 945–953.</p><p>　　[20] B.Kosec, M.Sokovic, G.Kosec, Journal of Achieve

35、ments in Materials and Manufacturing Engineering, 13 (2005),339-342.</p><p>　　[21] R.Celin, J.Tusek, D.Kmetic, J.V.Tuma, Materials Science and Technology, 35(2001)6, 405–408. </p><p>　　[22] I.