噴射成形霧化系統(tǒng)優(yōu)化及工藝實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、噴射成形技術(shù)是材料加工工程學(xué)界研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的熱點(diǎn)之一，本課題主要利用噴射成形技術(shù)來(lái)制備 HM1鋼坯，運(yùn)用 Fluent氣體動(dòng)力學(xué)軟件模擬分析和噴射實(shí)驗(yàn)，研究噴嘴出氣孔與導(dǎo)液管之間距離對(duì)氣壓場(chǎng)的影響、小型噴射成形設(shè)備中熔煉及霧化裝置、金屬液質(zhì)量流速對(duì)沉積坯影響等霧化結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)，并通過采用金相、X射線衍射、掃描電鏡及能譜分析等手段，分析不同噴射高度距離得到沉積坯的組織和性能，以期獲得穩(wěn)定的噴射工藝，制備較為滿意的噴射沉積材料。

2、>　　首先,針對(duì)噴射成形工藝中，噴射結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)較多，采取了模擬分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證手段，優(yōu)化噴射成形結(jié)構(gòu)和噴射工藝參數(shù)。在現(xiàn)有噴射設(shè)備上，利用 Fluent氣體動(dòng)力學(xué)軟件，對(duì)霧化系統(tǒng)和工藝參數(shù)進(jìn)行探究。結(jié)果表明出氣孔與導(dǎo)液管間的距離為7 mm時(shí)，該霧化噴嘴導(dǎo)液管前端負(fù)壓值最大；分析了通入氣壓的影響，從0.4 MPa到0.9 MPa，導(dǎo)液管前端負(fù)壓值也不斷增加，但當(dāng)氣壓在0.7 MPa以上時(shí),由于導(dǎo)液管壁附近氣壓值為負(fù)值，金屬液開始有反噴現(xiàn)

3、象；隨之又進(jìn)行了相關(guān)的噴射實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。然后優(yōu)化分析金屬液流速，對(duì)不同的導(dǎo)液管結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明減小導(dǎo)液管管徑尺寸能夠在一定程度上降低金屬液質(zhì)量的流速，在熔煉金屬質(zhì)量一定的情況下，控制延長(zhǎng)噴射時(shí)間能達(dá)到50 s以上，從而可以提高霧化效率，使其沉積坯宏觀形貌上出現(xiàn)明顯的高斯分布狀，沒有明顯的糊狀區(qū)和片狀金屬分布。通過優(yōu)化分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，保證了噴射工藝的穩(wěn)定性和成功率。
　　進(jìn)而采用優(yōu)化好的霧化系統(tǒng)、導(dǎo)液管結(jié)構(gòu)、通入氣壓、金屬液流

4、速等，通過120 mm-180 mm范圍內(nèi)不同的噴射高度參數(shù)獲得的 HM1鋼沉積坯與鑄態(tài) HM1鋼，觀察組織、物相以及元素分布情況，并對(duì)其沉積坯硬度、致密度以及摩擦磨損性能進(jìn)行研究。研究得出：噴射態(tài) HM1鋼晶粒在20～80 um之間，噴射高度140～160 mm時(shí)組織均勻、大小一致并且沉積坯致密度在90％以上。噴射高度140 mm時(shí)，其心部硬度為47 HRC，比鑄態(tài)高出1～2HRC。經(jīng)過對(duì)其鑄態(tài)與噴射態(tài)沉積坯晶界處的能譜分析，發(fā)現(xiàn)噴射