吳士平1  王汝佳1  陳  偉1  蔣  清2  肖文峰2  張建兵2  程衛鑫1  陳成龍1

 （1．哈爾濱工業大學材料科學與工程學院；2．首都航天機械公司）

摘要在ZL205A合金低壓鑄造鑄型上施加水平方向的振動，研究了振動對ZL205A鑄件縮松的分布規律。結果表明，振動可以有效地提高鑄件的補縮效率，隨著振幅的增加，縮松的分布減少，隨著頻率的升高，縮松的分布也減少。

 關鍵詞  振動；ZL205A合金；低壓鑄造；凝固；補縮

 中圖分類號  TG249.2；TH113；TG146. 21  DOI:10. 15980/j．rzzz. 2016. 06. 014

 低壓鑄造生產ZL205A合金鑄件時，會有縮松缺陷發生，因此造成鑄件生產一次成品不穩定，嚴重影響了生產的進度和生產效率。研究表明，振動技術能提高鑄件的形核率和強度，同時還可以提高合金的補縮效率。因此，振動技術在砂型重力鑄造中得到了廣泛的應用。將振動技術引用到低壓鑄造，特別是引入到ZL205A合金鑄件的低壓鑄造中來是一次全新的嘗試。本課題將振動引入ZL205A合金低壓鑄造中，試圖解決ZL205A合金鑄件的凝固補縮效率，同時提高ZL205A合金鑄件的生產穩定性和生產效率，進一步改善低壓鑄造技術。

1  試驗方法

 振動凝固補縮試樣設計成薄板形，凝固補縮試樣尺寸為120 mm×80 mm×15 mm，澆注通道的直徑也為15 mm，見圖1。試驗所用合金材料是ZL205A合金。鑄型采用樹脂砂造型，澆注溫度為700℃，充型壓力為75 k Pa，保壓壓力為0.15 M Pa。

圖2為試驗壓振動鑄造試驗裝置示意圖。由圖2可知，振子振動通過導桿作用到凝固的合金鑄件中，影響鑄件的凝固過程。其中低壓振動鑄造裝置由慣性振動電機、變頻器等組成，振幅通過調節偏心塊的數量來調節，振動頻率由變頻器調節，改變振動電機的轉速可以改變頻率。

 充型結束后開啟振動裝置，研究振動參數對ZL205A合金低壓鑄造鑄件縮松的影響，試驗方案見表1。采用了6組不同的振動工藝參數，其他條件相同，研究不同振動條件下鑄件的縮松分布。

2  試驗結果和分析

 6組試樣的試驗在相同的充型速度、保壓壓力和澆注溫度下完成的，這樣可以消除澆注因素的干擾，使ZL205A合金試樣只在不同的振動條件下凝固。采用1號工藝鑄造獲得的ZL205A合金低壓鑄造試樣見圖3。

 用X射線實時成像儀對上述6組試樣進行探傷檢測，并觀察鑄件中的縮松情況，其中振動頻率為0.50Hz，振幅為0、0.8、0.5 mm的X射線探傷結果見圖4～圖6。

 試驗所得到的合金鑄件經X射線探傷，通過OLY-CIAm3金相圖像分析系統進行分析統計，將以上各組鑄件中縮松缺陷所占鑄件截面的面積分數進行數值統計，見表2。

 從表2可知，施加機械振動后，鑄件的縮松所占面積分數減小，縮松缺陷分布得到減輕。說明機械振動在ZL205A合金低壓鑄造生產中促進了合金凝固補縮。

 另外可以看出，縮松分布隨振動頻率的增大而減少，沒有施加機械振動的鑄件中存在嚴重的縮松分布，施加機械振動后縮松分布減輕。當振動頻率達到50Hz，振幅為0.8 mm時，縮松所占面積分數最小，此時縮松缺陷最少。

 另外，縮松隨振幅的增大而減小，施加機械振動后縮松缺陷減少。當振幅為達到0.8 mm，頻率為50 Hz時，縮松缺陷最少。

 對比以上各組試樣中縮松的面積分數變化可知，機械振動在一定的頻率和振幅范圍內，縮松隨頻率的提高而減少，隨振幅的增大也減少。究其原因，是因為機械振動會引起高頻度的剪切運動，一方面會降低糊狀凝固合金的粘度，因此增加了補縮時間，同時，振動會導致糊狀合金的凝固發生一定的彈塑形變形，這也會一定程度上提高對孔洞的補縮，另一方面，振動會松散已經搭接的固相骨架，會使已凝固的骨架坍塌，進而重新打開補縮通道，一定程度上也會提高補縮能力。總之，低壓鑄造過程施加振動會提高鑄件的補縮能力。

3  結  論

 (1) ZL205A合金鑄件中縮松隨振動頻率和振幅的增加不斷減輕，頻率為50 Hz，振幅為0.8 mm時，振動對縮松的減少最明顯。

 (2)振幅對ZL205A合金鑄件中縮松的影響強于頻率。