数字化无模冷冻铸造成形方法研究

本文提出了一种数字化无模冷冻铸造成形方法。它是用纯水做砂型铸造用粘接剂,预混适量水分的型砂颗粒通过低温冻结后形成冷冻砂坯,然后进行基于减材制造成形原理的冷冻砂型切削的新技术。文中揭示了包覆型砂颗粒的水膜通过低温相变后冻结成冰晶粘接桥的微观形貌演化规律,发现冷冻砂型的强度是由冰晶颗粒和型砂颗粒的界面结合作用产生的,并且随着冷冻温度降低,砂型抗拉强度显著增加。同时系统地开展了A356铝合金在冷冻砂型中的快速凝固成形机理研究,包括冷冻砂型中铸件凝固的铸态微观组织、成分分布及力学行为。结果表明：随着凝固速率提高,组织中初生α-Al相的二次枝晶臂间距（SDAS）显著减小,晶粒尺寸明显细化,Si元素在基体中的溶解度增大。试件抗拉强度、塑性值和微观硬度值均显著升高,金属构件尺寸精度可达CT8级。     

基于双目视觉的绳驱动飞行机械臂目标识别与抓取

为提高面向飞行机械臂平台的目标姿态估计的精度,为飞行机械臂配备双目视觉系统,对绳驱动机械臂和双目相机进行系统建模,利用Camshift算法对目标进行实时追踪,结合目标的几何特征提出一种轻量化的目标姿态估计算法,可用于飞行平台的实时目标追踪与姿态估计并进行飞行机械臂抓取实验。实验证明：该姿态估计算法对于目标追踪和姿态估计具有较好精度,可以实现抓取作业。     

冷冻砂型高精高效制备过程研究

对采用数字化无模铸造精密成形技术制备铸造用冷冻砂型的高精高效成形过程进行了研究,基于砂型尺寸精度控制和局部瞬态热场分析对冷冻砂型的切削加工参数进行联合约束,优化得到适于冷冻砂型加工制造过程的工艺参数,在切削刀具进给速度100 mm/s、主轴转速4000 r/min、切削深度4 mm、切削宽度12.8 mm条件下,通过数字化无模成形技术制备出的冷冻砂型尺寸精度较高,冷冻砂型切削区域局部瞬态温度较低,该切削参数适用于冷冻砂型的长时稳定低温制备加工过程,可实现冷冻砂型的高精高效制造。     

多材料砂型增材制造一体化共面铺砂工艺研究

目的 针对复杂薄壁铸件高性能制造难题,本研究提出多材料砂型增材制造一体化共面铺砂工艺,实现多材料砂型的整体成形。方法 基于多材料砂型增材制造振动铺砂装置,通过优化固化剂含量、铺砂器开口宽度和振动频率,实现两种型砂材料的定量落砂。通过显微镜扫描表征和图像处理,系统地研究了在不同铺砂速度下的铺砂质量和型砂层厚变化规律。结果 在一定范围内,固化剂含量的增大会减小落砂流量,铺砂器开口宽度与振动频率的增加均提高落砂流量,当硅砂固化剂含量为2.3wt.‰、铬铁矿砂固化剂含量为2wt.‰、铺砂器开口宽度为2 mm、振动频率为500 Hz时,两种型砂落砂流量相等;在此基础上,铺砂速度提高会增加模糊长度,降低铺砂界面连接处和铺砂末端粗糙度。当铺砂速度为53.92 mm/s时,实现0.6 mm层厚的多材料稳定持续铺砂,界面连接效果好、铺砂精度高。结论 本研究突破多材料砂型增材制造一体化共面铺砂工艺,实现多材料砂型多区域定量均匀铺砂。     

数字化挤压梯度砂型性能及补压距离研究

作为一种新的无模铸造成形工艺,挤压切削一体化成形技术突破常规铸型制造方法,给梯度砂型的制备提供了新思路。在梯度砂型成形过程中,对砂型型面层的补压会引起其强度、透气性能及型面层厚度的变化,进而影响铸件性能。针对该问题,从强度、透气性和切削力等方面对不同型腔深度的梯度砂型型面层进行了研究。结果发现,对于相同型腔深度砂型,补压位移对砂型型面层性能影响很大,当补压位移在2～12 mm范围内时,补压位移越大,则砂型型面层强度越高,透气性越小,切削力越大。综合考虑砂型型面层透气性、强度和切削力,得到了不同型腔深度砂型的最优补压距离,并通过ZL114A铝合金浇注试验验证了梯度砂型的优越性。     

激光切割机用横梁的无模铸造工艺优化设计研究

激光切割机作为现代机械加工中重要的特种加工设备,其Y轴横梁结构复杂,制造难度大。为避免横梁结构砂铸过程中出现气孔、缩松、浇不足等缺陷,设计了双侧底注式浇注系统。结果表明,采用无模铸造成形技术设计了铸造型芯,采用Procast软件仿真优化了浇冒口工艺,最终确定了激光切割机横梁的铸造工艺方案。     

粉煤灰铸造涂料的性能及优化工艺的研究

为了研究不同搅拌叶片对铸造涂料的悬浮性及涂层的表面质量的影响规律,本文通过正交实验得到了铸造涂料的合适配方,并在合适配方的基础上,对涂料的机械搅拌过程进行了模拟.结果表明,粉煤灰铸造涂料助剂的合适配比为:酚醛树脂3.0%,羧甲基纤维素钠(CMC)0.4%,聚乙烯醇缩丁醛(PVB)1.0%,乙基纤维素(EC)0.9%,可再分散乳胶粉0.6%,通过对已优化配方的搅拌过程研究,发现双螺带叶片比六直叶叶片的搅拌效果好,釜内湍动能比较大,粉料和助剂之间混合效果较好,在涂料中加入此助剂,搅拌过程采用双螺带叶片,涂料各项性能最优.     

冷冻铸造A356铝合金微观组织分析

基于数字化无模冷冻铸造精密成形技术实现了冷冻砂型的快速成形,对其浇注A356高温铝合金获得冷冻铸造平板试件。采用电子探针显微分析技术对冷冻铸造和树脂砂型铸造铸件微量元素的分布进行了表征,同时对冷冻铸造和树脂砂型铸造铸件断裂形貌进行了分析。结果表明,冷冻铸造Si元素在铝基体相中的溶解度较树脂砂型铸造显著提高,冷冻铸造较树脂砂型铸造试件中Mg元素分布均匀,树脂砂型铸造试件中出现较多的Mg元素成分偏析区;冷冻铸造试件断裂方式为韧性和脆性的混合断裂模式,树脂砂型铸造试件的断裂形貌为解理台阶破坏形貌和长方状的撕裂结构形貌,合金偏向于脆性断裂。      

膨胀石墨/石蜡复合相变蓄热材料的热性能及定形性研究

以石蜡为相变材料,膨胀石墨为基体材料,采用熔融混合法制备不同配比的膨胀石墨/石蜡复合相变蓄热材料并压制成形。对制备的复合相变材料进行物相分析及结构和热性能表征,并考察了定形复合相变材料的热稳定性。测试结果表明,采用该方法制备的复合相变材料没有新物质生成,性质稳定。当未定形的相变材料中膨胀石墨的含量达到10%时,石蜡吸附完全,相变潜热最大。通过对定形复合相变材料进行热循环实验,发现当膨胀石墨含量为30%时,石蜡不易渗出,循环热稳定性好,具有应用价值。