铸造用泡沫陶瓷过滤器的研制现状及发展.pdf

湖南农机!#$#$%&()*&$)+$(!#,&-#$%铸造用泡沫陶瓷过滤器的研制现状及发展铸造用泡沫陶瓷过滤器的研制现状及发展研究与开发唐焕华安徽省农业机械研究所.安徽合肥，/011023摘要 泡沫陶瓷过滤器是对铸造金属液采取过滤的一种工艺技术，能有效提高铸件的正品率和机械性能。美、英、日等发达国家对此技术已广泛应用。我国在/1 世纪 41 年代开始研发并在汽车行业推广。为满足机械工业技术发展的需要，我们应进一步研究、开发和推广此技术，特别是要开发生产适应于各种金属液的泡沫陶瓷过滤器。关键词：铸造技术泡沫陶瓷过滤器发展动态中图分类号：*%/0/5 6文献标识码：$在铸造生产中，由于非金属夹杂物等铸造缺陷导致的铸件废品率一般占废品总数的718 9:18。采用泡沫陶瓷过滤器金属液过滤技术，可以有效地减少或消除其中的非金属夹杂物，净化液态铸造合金。泡沫陶瓷过滤器.简称(;，即(?;BCDD=H和#5 JKGAF研制成功的铝合金用泡沫陶瓷过滤器，其商品名为LB M$BGB M;。美国!N*OP陶瓷有限公司在/1世纪41年代前期也研制成功了四种用于过滤高温合金的泡沫陶瓷过滤器，这些过滤器的耐火度为2:71 9 2411Q，平均孔径为!15 7 9 25 R?，骨架厚度为15/0 9 15:E?，过滤效率高达E/8 9 EE8。美国$GD=A+3于2E46年向德国申请的泡沫陶瓷过滤器专利是以L0#R为材质，外加28以上的$B/T0、LT/、*T/、+ST、V=T/和(=/T0等作为烧结助剂，其烧结温度为2711 92411Q，体积密度为15 6S M O?0，抗压强度为22+W。英国对铸造用泡沫陶瓷过滤器的研制和开发也起步较早，英国著名的;AGOA公司在上世纪41年代初期就已成功地研制出了过滤有色合金的泡沫陶瓷过滤器及过滤大部分铸铁、部分高熔点铜合金的泡沫陶瓷过滤器，孔尺寸规格有三种，开口孔隙率最高达E18，它可消除比21I?小得多的夹渣；经过滤的铝合金压铸件比未经过滤的铸件在机加工时的刀具磨损量减小718；过滤可使铁素体球铁的疲劳强度提高218左右，刀具磨损减少15 1R 915 2?。到41年代后期，;AGOA公湖南农机!#$#$%&()*&$)+$(!#,&-#$#%&研究与开发司又推出了用于过滤铸钢件的./0102泡沫陶瓷过滤器，其开口孔隙率约为345。获得英国第一个泡沫陶瓷过滤器专利的是英国67890:陶瓷公司的&;11国内泡沫陶瓷过滤器的发展状况铸造合金用泡沫陶瓷过滤器在国内的发展始于上世纪?4年代初。哈尔滨理工大学于A?年最先研制成功的泡沫陶瓷滤器B(66=型C系采用高铝矾土为耐火骨料，通过添加少量-DE、(0D作为助烧剂又研制出了(66=型过滤器，为了提高泡沫陶瓷过滤器过滤高温合金时抵抗脆性破坏的能力，在刚玉粉基料中适量添加F9D增韧剂和*8D、耐火粘土等助烧剂，并以磷酸二氢铝为粘结剂，在GH4I的烧结温度下研制出铸钢用泡沫陶瓷过滤器。该校对各种金属液的过滤试验表明：泡沫陶瓷过滤器能有效地去除非金属夹杂物等夹渣和部分气体，改善铸件金相组织，细化晶粒。沈阳铸造研究所也开发出铸铁用泡沫陶瓷过滤器，其开口孔隙率为?45，密度为4J KL M NOE，最高浇注温度为K44I。其过流率为GPL M NOO8Q，在K44I铁水中能持续4O8Q而不破裂，能用于重达J 3/的铸铁件。东风汽车公司开发的泡沫陶瓷过滤器共有三种材质，分别为铝钒土质BG45$1DER EG5.8DC、$1DE质B?45$1DE，45.8DC和.8(质BKG5.8(、KG5$1DC，其孔眼密度为4、4SS8等多种规格，厚度为OO。该公司在球铁生产流水线上对.8(质泡沫陶瓷过滤器的应用实践表明：球铁抗拉强度和延伸率比不过滤时提高GJ E5和J G5，且分散度减小，铸件工艺出品率比采用蜂窝状直孔陶瓷过滤片时提高J?5，铸件废品率降低G45左右，机加工时刀具使用寿命提高倍多，取得了良好的经济和技术效益。上海机械制造工艺研究所研制的泡沫陶瓷过滤器材质主要为高铝钒土质，其孔隙率为?45，厚度为GOO，抗压强度为J G+S7，抗弯强度为4J E+S7，烧结温度为G44 T H44I，烧结时间约4U。南昌航空工业学院重点研究了镁合金过滤用的纯氧化镁泡沫陶瓷过滤器。采用纯+LD泡沫陶瓷过滤器净化F+=G镁合金液后，铸件基本不存在夹杂物，抗拉强度可提高GJ 5，延伸率提高?5，浇注系统的镁合金可完全回收，其中的泡沫陶瓷可以在合金重熔时浮出液面而撇去。南昌航空工业学院还以碳化硅为陶瓷基料，外加少量硼化物作为烧结助剂，在较低的烧结温度下烧制出铸铁用泡沫陶瓷过滤器，其强度较高，成本较低，能承受高温铁水冲击EO8Q以上。该过滤器与耐高温纤维过滤网在球体曲轴上的对比应用结果表明：石墨球的平均直径比采用纤维过滤网时明显减小，分布也更为均匀。湖北省机电研究设计院从A?年开始进行泡沫陶瓷过滤器的研究，根据不同工况，研制出了莫来石质B+6型C、刚玉质B$6型C、氧化锆莫来石质BF+6型C和氧化锆刚玉质BF$6型C等四种材质的泡沫陶瓷材料，其开口孔隙率为3G5 T?G5，常温抗压强度和高温抗压强度分别达J G T EJ G+S7和J E T J 4+S7，耐火度为HK4 T?4I，最高使用温度可达HG4I。接近国际先进水平。E泡沫陶瓷过滤器性能简析通过对国内外不同材质泡沫陶瓷过滤器及其应用情况的分析，可以总结出其性能优势。BC烧结型泡沫陶瓷过滤器的强度和使用温度均比同材质的粘结型泡沫陶瓷过滤器高，因而其适用范围更广，但成本也更高。BC在同类过滤器中，开口孔隙率越高，则体积密度和强度均越低。BEC最高使用温度从高到低的泡沫陶瓷过滤器材质排列顺序为：部分稳定化氧化锆刚玉碳化硅莫来石B高铝矾土C。其中部分稳定化氧化锆特别适用于各种高温合金，刚玉较适用于铸钢，碳化硅较适用于铸铁，莫来石B高铝矾土C则适用于铸铁和有色合金。BKC刚玉质泡沫陶瓷过滤器加入氧化锆增韧后，强度有所降低，但抗热冲击性显著提高，从而可扩大其应用范围。K泡沫陶瓷过滤器的发展趋势近4年来，经过铸造工作者的努力，泡沫陶瓷过滤器及其在液态铸造合金过滤领域的应用已得到了长足的发展。据不完全统计，国内已有近4条泡沫陶瓷过滤器生产线，年生产总量已达数百万片。但据测算，我国铸造行业的潜在年需求量约亿片左右。因此，在新世纪泡沫陶瓷过滤器的研究、生产和应用推广工作尚需继续加强，而且研发工作重点应放在H个方面。!开发生产烧结温度低，烧结时间短的新型低成本泡沫陶瓷过滤器。开发生产适用于各种活性合金、高温物化性能稳定的新型泡沫陶瓷过滤器。#开发生产适用于熔模铸造、金属型铸造等特种铸造工艺的异形的泡沫陶瓷过滤器。$深入研究泡沫陶瓷过滤器的过滤净化机制和对湖南农机!#$#$%&()*&$)+$(!#,&-#$%金属凝固过程的影响机制。!系统研究泡沫陶瓷过滤器的应用技术，包括孔径和厚度的选择、安放方式和浇注系统的设计、浇注温度和速度及金属液压头的控制等。开展泡沫陶瓷过滤器产品的系列化和标准化工作。参考文献参考文献./01234256 7289:0;69?(0:21A8.BBC8 DEFGHH6E/IJ=428 9:0;6 5,KLKHLCM8.BLB6K 杨弋涛等66机械工程材料，.BBK，DKF：NB6N 冯胜山66铸造设备研究，.BBO，DNF：NO6图.振动试验方框图振动分析在内燃机故障诊断中的应用机体加速计放大器低通滤波器$P 5 转换器计算机频谱研究与开发#.理论依据过大振动通常伴随着机器的故障而出现，尤其是旋转型机械。事实上，当检测到机器振动级的变化时，就能预见即将出现的机器的失效，这是振动特性分析方法的精要所在。在正常运转工况期间，通过检查机器的振动响应，分辨和记录振动的特性模式 D频率和振幅图F，从而反应出系统的刚性、质量、配合公差、摩擦情况及其他有系统代表性的参数。因而只要选用或设计一种合适的振动仪和分析方法，便能检测到由外加激励或系统参数变化引起的非正常运转对系统振动的信号影响。振动试验有三个主要的目的：#对非正常运转提供预警；$能检查到故障的源点；%能对故障的严重程度提供一种估计。随着科技的进步，在振动频谱和非正常运转工况的相应源点之间建立了多种可靠的相关性，如,Q!),+$#D.BBHF 和 5$R,QD.BBLF 概括了对各种旋转机械振动产生影响的多种原因，典型的故障有调整不当、主轴承磨损、零件松动、偏心和联轴节锁死等；再如#&!$5 等人 D.BBKF将测量用加速仪安装在发动机上，研究出振动测量与发动机部件作为激励的相关性；还有 5,ST*T#等人 D.BBLF 对发动机处于正常运转和非正常运转时分别进行了一系列的试验以及机体的振动测量，他们发现发动机的振动级提供了有关发动机状况的可靠信息，并证明在许多情况下振动特性能用来确定振源。E试验方法图.为试验方框图。试验在四冲程、N 缸直列式、化油器火花点火、气缸总排量为.EM?;的发动机上进行。用一个单向加速传感器测量振动，测量是在 N个不同点位上进行的。两个点是机体两侧的相对点，介于 E、K 缸之间，高出曲轴箱几个厘米；另外两点靠近轴承后座，相对于气缸轴线 MCU和 ENCU，从三个方向对每个点进行测量。通过放大器对传感器信号进行放大，同时用一个低通滤波器过滤高频，并将模拟信号用$P 5 转换器转换成数字信号储存在一台 HLO曹新明谭理刚毛建中熊少华湖南大学D湖南长沙，N.CCLEF摘要从理论上分析，机器在振动频谱与非正常运转工况的相应源点之间建立了多种可靠的相关性，因此过大的振动通常伴随着机器的故障出现。通过在四冲程汽油机上进行试验证明，各种人为的非正常工况会影响振动谐波分量的分布，从而表明振动分析完全可以在内燃机故障诊断中加以应用。关健词：内燃机故障判断振动频谱分析试验方法中图分类号：*/NCM文献标识码：$