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本文擬生產的馬氏體不銹鋼葉輪材質為ZG1Cr13Ni。該材質澆注溫度高,砂型鑄造易產生表面粘砂;由于縮性大,極易產生縮松、裂紋和晶粒粗大等鑄造缺陷;此外,其冷裂傾向也較嚴重。圖1和圖2分別是馬氏體不銹鋼葉輪毛坯尺寸和三維實體。由圖可見,該鑄件屬于結構復雜件,一方面是壁厚不均勻,厚壁和薄壁之間尺寸相差較大,補縮、收縮應力等問題需在工藝設計時特別關注;另一方面是存在各種曲面,而且曲面處壁厚極不均勻且相對較薄,因此,工藝設計時要充分考慮保證充型的完整性。根據葉輪鑄件的結構特點,本文選擇了兩箱造型法,并將鑄造分型面設置在葉輪中間部位,分型面位置見圖3。鑄件頂端壁厚較厚,應考慮在該位置添加冒口。鑄件的凝固時間取決于它的體積V和傳熱表面積A的比值,其比值稱為凝固模數。
2葉輪鑄造工藝設計與優化
2.1馬氏體不銹鋼葉輪鑄造工藝模擬分析
采用有限元分析軟件對鑄造工藝進行模擬,鑄件模型選擇的材料為馬氏體不銹鋼,砂箱模型選擇的材料為樹脂砂,鑄件與砂箱之間的換熱系數為500W/(m2•K),澆注溫度為1560℃,充型速度為42kg/s,澆注時間為27s,熱傳遞方式為空氣冷卻,設置重力加速度為9.8kg/s2,初始條件為金屬液溫度1560℃、砂箱溫度25℃,運行參數采用默認設置。葉輪充型過程模擬結果見圖5。可以看出,金屬液充滿澆道,整體充型平穩,見圖5a。當澆注完成后,鑄型內腔全部被充滿,不存在澆不足現象,見圖5b。模擬結果表明,該鑄件的鑄造工藝設計方案保證了澆注過程的平穩性,也保證了鑄件形狀的完整性,說明澆注系統設計合理。圖6為鑄件澆注265s后透視狀態圖,可以發現,葉輪下端圓環、分型面中心部位交界處存在縮孔,且個別葉輪側冒口底端存在封閉的高溫區間,該位置也可能出現縮孔。由此可見,該工藝設計方案在保證鑄件補縮方面還存在設計不足。因此,原設計方案必須改善冒口設計,或者采取必要的工藝補救方案。
2.2工藝優化
針對初始設計工藝所出現的缺陷問題,對葉輪鑄造工藝進行優化。考慮在葉輪底端圓環和葉輪中心位置出現的縮孔,我們分別在葉輪底端加入圓環形冷鐵,在葉輪中間部位六個側冒口之間加設楔形冷鐵。改進后葉輪鑄造工藝圖如圖7所示。對改進后的工藝方案進行模擬,工藝改進后的葉輪充型模擬結果。當充型開始14s時,充填部位型腔內金屬液完全充滿澆道,充型平穩,沒有明顯飛濺,見圖8a,說明澆注系統設計仍能保證充型的平穩性;圖8b是充型至27s時(充型完畢)的狀態圖,可以看出,金屬液已完全充滿型腔,型腔內不存在澆不足等缺陷。
3結論
(1)不銹鋼葉輪鑄件選取階梯式澆注方式和開放式澆注系統,可以保證鑄件充型過程中金屬液的平穩性及充型后的鑄件形狀完整性。
(2)不銹鋼葉輪鑄件直接采用明冒口和暗冒口不能完全防止鑄件內產生縮孔與縮松,當冒口與冷鐵配合使用時可以消除縮孔與縮松。
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關鍵詞:半固態,漿料制備,研究方向
1 引言
所謂金屬半固態加工 [1 , 2] 就是將凝固過程中的合金進行強力攪拌,使其預先凝固的樹枝狀初生固相破碎而獲得一種由細小、球形、非枝晶初生相與液態金屬共同組成的液、固混合漿料,即流變漿料,將這種流變漿料直接進行成型加工的方法稱為半固態金屬的流變成形(rheoforming);而將這種流變漿料先凝固成鑄錠,再根據需要將此金屬鑄錠分切成一定大小使其重新加熱至固液相溫度區間而進行的成型加工稱為觸變成形(thixforming),流變成形和觸變成型合稱為半固態加工(semi-solidprocessing method),簡稱SSM.
2半固態漿料制備工藝的研究
半固態加工的第一步,也是非常重要的一步就是制備合金半固態漿料,漿料質量的好壞對后續工序以及鑄件質量的影響很大。最早使用的漿料制備方法是機械攪拌法,經過30年發展,陸續出現了諸如電磁攪拌、SIMA、SCR、噴射沉積、液相線鑄造等制備方法 [3] 。下面對一些應用較為廣泛,目前研究較多的制備方法進行介紹和分析。
(1) 機械攪拌法 [4]
機械攪拌法是最早用于半固態漿料制備的方法。其原理是在合金凝固過程中,使用攪拌器對合金熔體進行強烈的機械攪拌,樹枝晶由于剪切力的作用而斷裂成為顆粒狀結構。免費論文參考網。機械攪拌分間歇式和連續式兩種,如圖1. 1所示:
(a) 間歇式(b) 連續式
圖1.1 兩種機械攪拌裝置示意圖
1.攪拌器 2.合金熔體 3.加熱線圈
攪拌時產生的剪切速率一般為100~300S - 1 。剪切速率受攪拌器結構,材料耐腐蝕、耐高溫磨損性能的制約。漿料的質量主要由攪拌溫度、攪拌速度以及冷卻速度這三個參數控制。然而,由于這些工藝參數不易控制,容易發生卷氣等缺陷;攪拌器和合金熔體是直接接觸的,因而容易造成污染;另外攪拌器與容器間存在攪拌死角,影響漿料的質量。機械攪拌法在工業生產中應用較少。
最近幾年,華中科技大學和英國Brunel大學分別采用一種新型的攪拌方法——雙螺桿機械攪拌 [5] 制備出了初生 相細小、圓整的鎂合金和Sn-Pb合金半固態漿料。采用雙螺桿結構的攪拌器大大增大了攪拌的效率,具有強烈的攪拌效果,其剪切速率可以達到1000~15000S -1 。免費論文參考網。但是該方法不適合于鋁合金半固態漿料的制備,因為攪拌器會受到熔體的腐蝕。
(2) 電磁攪拌法 [6,7]
電磁攪拌法是應用最為廣泛的一種方法。它利用旋轉磁場使金屬液內部產生感應電流,并在洛倫茲力的作用下發生強迫對流,從而達到攪拌的目的。產生旋轉磁場的方法有兩種,一種是在感應線圈中通入交變電流,另一種則采用旋轉永磁體的方法。電磁攪拌所引起的對流是三維對流,剪切速率在500S -1 左右,攪拌效果較好。它最大的優點是對合金熔體沒有污染,卷入的氣體量少,合金不易氧化。使用該方法可以實現連鑄,生產效率高。但是,電磁攪拌設備昂貴,且工藝也比較復雜。
(3) 應變誘發熔化激活法 [8]
應變誘發熔化激活法(SIMA)是對鑄錠加壓進行一定量的預變形,使其組織具有強烈的拉伸形變機構,然后將其加熱到半固態溫度保溫一段時間,熔化的部分液相滲入到小角度晶界中,使固相粒子分開,樹枝晶破碎,從而得到半固態組織。預變形量、保溫溫度以及保溫時間是SIMA法中的三個最重要的工藝參數。增加預變形量以及等溫溫度都可以促進鑄錠中 相由枝晶組織向半固態顆粒狀組織轉化,但是過度提高預變形量以及等溫溫度會使晶粒明顯長大。
SIMA法主要適合于各種高、低熔點的合金系列,尤其在制備高熔點合金的半固態鑄錠方面具有獨特的優越性。迄今為止,該方法已經成功的應用于不銹鋼、工具鋼和銅合金等。然而它也存在缺點,比如需要一道額外的變形工序,而且制備的半固態坯料尺寸較小。
(4) 超聲波處理法 [9]
超聲波處理法由V.I. Dobatkin 等人提出,其原理為在液態金屬中加入細化劑,并使用超聲波處理,由于超聲波的空化作用,使得枝晶組織變為半固態組織。
超聲波在介質中傳導的時候,產生周期性的應力和聲壓變化,在局部產生周期性高溫高壓效應,使液體產生空化和攪動。一般認為,超聲波可以產生氣蝕作用,促進形核,且可以使枝晶臂斷裂,成為新的形核核心,促進半固態顆粒狀初生相的生長,而抑制樹枝晶的發展。超聲波處理法的優點在于對熔體污染較小,但是其工藝較為復雜,設備投資大。
(5) 液相線鑄造法 [10]
液相線鑄造法是將合金熔體冷卻至液相線溫度附近保溫一段時間后進行澆注,獲得所需要的半固態組織。日本的Toshio等人利用圖1.2所示的裝置制備半固態鋁合金漿料,裝置中的水冷斜板用于降低合金熔體的過熱度。實驗結果表明,在A356型鋁合金的流變成形過程中采用低的過熱度(10℃)和低于50%固相率就可以獲得較為理想的半固態組織。
圖1.2 液相線法制備半固態合金漿料
然而,液相線鑄造法要求嚴格控制工藝條件,否則得到的半固態漿料組織不均勻,一部分初生 相容易長大成為粗大的枝晶,導致漿料組織惡化。液相線鑄造法具有工藝簡單,適用合金范圍廣,生產效率高等優點,尤其對變形鋁合金半固態漿料的制備具有極其重要的意義,對流變鑄造的應用及發展將起到積極地推動作用。
3 前景與展望
雖然現有的半固態制漿技術在工業中有一定的應用,而且在制造業具有一定的地位和優勢,但它們仍存在許多的缺陷,如工藝復雜、成本高等,制約了它們在工業中進一步的推廣。我們正探索一種新的半固態漿料制備工藝---機械振動法,振動可以使處于半固態溫度區間的合金熔體產生強迫對流,改變晶粒的生長方式,從而獲得晶粒圓整的半固態漿料。與其它制備工藝相比,具有以下優點:
(1) 機械振動屬于無接觸擾動方式,因而熔體受到的污染較小;
(2) 對工藝條件要求不是特別嚴格,工序簡單,易于操作。免費論文參考網。
(3) 設備簡單,易于設計維護,成本相對較低。
如果我們能夠研究探索出振動制漿的規律,制備出晶粒細小、圓整的半固態漿料,那么我們就開辟了一條半固態漿料制備的新途徑,必將為降低工業生產成本作出一定的貢獻。
參考文獻
[1] 謝水生,黃聲宏.半固態金屬加工技術及其應用[M].北京:冶金工業出版社,1999.
[2] 毛衛民.半固態金屬成形技術[M]. 北京:機械工業出版社, 2004, 6.
[3] 閆淑芳,楊卯生.半固態金屬漿料制備工藝的研究進展[J].鑄造技術,2005,26(2):155-158
[4] D.B. Spencer, R.Mehrabian, M.C. Flemings.Reologicalbehavior of Sn-15%Pb in the crystallization range[J].MetallurgicalTransactions,1972,3(7):1925-1932
[5] 李東南.半固態鎂合金材料及其制備技術的研究[D].武漢:華中科技大學圖書館,2005.
[6] 馮鵬發,唐靖林,李雙壽等.半固態合金流變成形技術的研究現狀與發展[J].鑄造,2004,53(12):963-967
[7] 吳炳堯.半固態金屬鑄造工藝的研究現狀及發展前景[J].鑄造,1999,(3):45-52.
[8] W. Lapkowski.Some studies regardingthixoforming of metal alloys[J].Journal of MaterialsProcessing Technology,1998,80-81:463-468
[9] 劉政,趙素,雷蕾等.金屬半固態加工技術的應用與進展[J].上海有色金屬,2005,26(2):150-156
關鍵詞:雙導師制 開放性試驗 大學生 科研能力
大學生導師制起源于英國的牛津大學,由溫切斯特主教威廉?威克姆首創。導師制是指在師生雙向選擇的前提下,由專業水平高、德才兼備的老師擔任本科生的指導教師,對學生的學習、品德、生活以及心理進行單個指導的一種教學制度。目前,隨著高校教育改革的進行,出現了各種各樣的導師制:碩士生導師制、博士生導師制、班主任制、全員導師制、全程導師制、科研型導師制等。但在各種導師制下輔導員和專業教師的工作不清晰、分工不明,這樣對大學生的學業發展、科研興趣有直接影響。本文以山東建筑大學材料學院為例,探討雙導師制下大學生科研能力的培養模式。
一、雙導師制的內涵及實施過程
筆者學院從2006年開始嘗試雙導師制,主要核心思想是大一、大二以思想政治導師――輔導員為主;大三、大四以專業導師――青年教師為主。讓學生參與教師的科研項目,通過科研將輔導員的思想引導和專業教師的專業指導有機結合在一起,便于學生的日常管理和科研業務水平的提高。
大一、大二期間主要以輔導員為主,主要負責學生的生活、學習、勤工助學、黨建、校園文化等工作。大一期間根據學生對專業方向的興趣分成不同的科研興趣小組,依據科研興趣小組邀請專家教授講座;大二期間依據科研興趣小組開展學生職業生涯規劃設計大賽和學業生涯規劃設計大賽活動,幫助學生確定科研興趣和自信心。
大三、大四期間主要以青年教師為主,主要負責學生的專業指導、專業興趣的培養、科研水平的提高等。指導學生參加全國大學生“挑戰杯”大賽、鑄造工藝設計大賽、混凝土設計大賽等各種全國競賽,激勵學生撰寫學術論文;暑假期間帶領學生參加“頂崗實習”暑期社會實踐和學院“開放性實驗”活動。
二、學生科研能力的培養機制
1.引導學生做好學業規劃
雙導師制下大學生科研創新能力的提高,首先是做好學生的學業引導,做好學生的指路明燈。輔導員根據學生不同專業方向建立科研興趣小組,例如表面工程小組、鑄造小組、模具設計小組、焊接未來小組、金屬材料小組、綠色建筑小組、CAD設計小組等30個科研興趣小組,每組20個學生左右。然后根據科研興趣小組邀請國內外專家學者做專業報告,每年邀請國內外專家學者40余人,學生反響熱烈且參與度高。最后根據學生在學習和生活中的表現建立學生專業綜合素質評價表,再組織開展各種比賽,為提高科研能力打下堅實基礎。
2.鼓勵學生參與第二課堂
材料學院依托山東省鑄造協會、山東省表面工程協會、山東省機械工業協會、山東省科學院、山東開泰集團等20家企業建立了“科研、實踐、實習、教學、就業”為基地的第二課堂。以“頂崗實習”的形式,深入企業,了解企業需求;以“挑戰杯”大學生系列競賽等為龍頭,鼓勵學生參與教師科研項目,提高科研能力;以“開放性試驗”為陣地,組織學生熟悉實驗過程、儀器操作。
三、學生科研能力培養的效果
1.就業能力明顯提高
雙導師制實施后學生就業能力明顯提高。近三年材料學院畢業生初次簽約率超過95%,總體簽約率達100%。就業單位主要有國家核電、中建集團、寶鋼集團、濟鋼、山東電力集團等大型企業,考研學校主要有哈爾濱工業大學、北京航空航天大學、中國科學院、山東大學等知名院校。
2.科研成果斐然
雙導師制實施后學生在儀器操作、實驗設計、論文書寫等方面的能力有明顯提高。近三年學生在社會實踐、科技創新等活動中取得顯著成績,先后有山東省社會實踐先進個人稱號4人、山東建筑大學社會實踐先進個人稱號128人、“挑戰杯”等科技競賽國家級獎勵7項、省級獎勵38項、新型專利28項。
雙導師制人才培養模式,是通過輔導員和青年教師的不同指導,從學生科研興趣小組、社會實踐、科技競賽、開放性試驗等方面探索大學生科研能力培養機制,建立完善的科研能力培養模式,有效地提高了學生的科研能力。
參考文獻:
[1]鄭文強,丁倩.科研型導師制對本科生科研水平影響初探[N].河南職工醫學院學報,2011(23).
[2]梁維中,王振廷等.材料成型專業本科生導師制培養模式探索[J].鑄造設備與工藝,2011(4).
[論文關鍵詞]教學研究 多媒體 能力培養 探索
0.引言
《工程材料與成形技術》是機械類專業必修的一門主干技術基礎課程,出是近機類和部分非機類專業普遍開設的一門課程。從工程技能培養角度來看,這門課的學習是保證學生(未來的工程師們在今后的設計和制造活動中,能夠合理地選擇程材料及其加工方法,從課程學習階段的連續性角度來看,這門課又是材料力學、機械設計、課程沒計和畢業設計的教學和實踐環節學習的基礎。因此,該課程的開設對培養學生的工程素質、實踐能力和創新設計能力尤為重要。
教學中,《工程材料與成形技術》課程涉及大量的工程材料和眾多的生產過程成形技術,許多材料和生產過程都是現場課堂教學無法展示和演示的,教材中的合金相網、結晶過程、鑄造過程、鍛造過程等插圖無法清晰展示動態過程,因此該課程被普遍認為抽象、枯燥,難教難學。為此,本文利用日益普及的計算機技術深入研究課堂教學方法和手段,借助計算機技術強大功能,對《工程材料與成形技術》課程進行多媒體教學探索。
1.多媒體教學形式
教學過程是由教師、教學內容、教學媒體、學生這四個基本要素組成的,這四個要素又構成了教學結構。教學過程的實質就是在一定的教學環境下,教師借助教學媒體,采用適當的教學方法向學生傳遞教學內容,同時不斷接受學生和環境的信息反饋,將教與學的雙邊活動有機地整合在一起形成一個互動的過程。在這個互動的過程中,外部的教學刺激和內部的心理操作過程具有一定的效應性,多媒體教學正是以圖、文、形、色、聲等因素的綜合,有效對學生的內部心理起著激發和促進作用,增進學生對教學內容多方位的認識和感知。《工程材料與成形技術》課程中多媒體教學以幻燈片為載體,配以適當的lfash動畫設計,輔之以清晰的音視頻文件,通過對聲音、圖像、顏色、動畫設置的編輯和制作,方便和加深學生對該課程內容的理解。
2.《工程材料與成形技術》課程使用多媒體教學的必要性
圖形、動畫和視頻是多媒體課件的特點,多媒體課件能夠表達傳統教學課堂上難于表達的圖形、動畫等內容,使講課內容生動直觀,靈活多變,將抽象的內容形象化,復雜的問題簡單化。《工程材料與成形技術》,聞名達意,課程主要內容為丁程材料和成形技術,要求學生通過該課程的學習,獲得常用零件毛坯的加工工藝知識,培養工藝分析的初步能力和結構工藝性方面的知識,因此需要教師將材料的成分、組織、結構和性能間的關系給學生進行透徹地剖析講解。多媒體課件中的動畫具有將概念形象化、圖形化便于學生理解和增強記憶的功效,這是傳統教學方法所無法比擬的優勢。
例如在對鐵碳合金相圖進行分析的過程中,見圖1所示,相圖中的特征點、特征線和相區的辨識和說明,學生經常分不清楚或張冠李戴,但如果在多媒體課件中對合金線網通過不同線條、不同區域顏色的進行演示,隨著講解的需要,點擊相圖中的特征點、特征線和相區均會動畫顯示相應的名稱和組織,再配合教師的講解,加深了學生對鐵碳合金相圖的印象和理解,同時也減輕了教師在黑板上的費力講解。
在工程材料的成形技術教學過程中,如鑄造工藝、鍛造沖壓工序、焊接過程的講解,多媒體的教學視頻作用也非常顯著。圖2所示為多媒體課件中的鑄造缺陷的澆不足與冷隔教學視頻,視頻將鑄造過程完整有序地展示出來,用動畫的方式顯示出了鑄件內部的縮孔、縮松缺陷,產生澆不足和冷隔的原因,學生看到鑄件內部出現的缺陷后表示的確加深了對縮孔縮松等概念的理解。通過多媒體的視頻教學,雖然學生沒有親歷生產現場,但通過觀看鑄件、鍛件、焊接件的教學視頻,聆聽講解,能夠看到現場實習無法看到的丁件內部結構,以及動畫的生動演示,教學效果十分顯著。
3.多媒體教學中的注意事項
從本質上說,多媒體技術還是一種輔的教學手段,多媒體教學在給教學手段、教學技術提供新的機遇和發展空間的同時,也會帶來一些值得關注的新問題氣。如有些教師在應用多媒體設備時忽略了板書的作用,只是在幻燈片上進行板書設計。作者認為,《工程材料與成形技術》課程中每章每節的提綱、關鍵詞、術語在授課的同時應該用粉筆進行板書,這樣下面的學生聽課時這些提綱在其眼前不停地出現,從而加深了關鍵詞知識在其腦海里的印象,使學生能夠抓住講述內容的主線。避免了一節課上完后,黑板上一字不留.