飛機(jī)鋁合金零件的鑄造力學(xué)分析

戴臻之

摘 要： 飛機(jī)的零件材質(zhì)要求非常特殊，需要質(zhì)量小并且力學(xué)性能好，本文通過以鋁合金材質(zhì)為研究對(duì)象，分析它的力學(xué)性能，研究精密鑄造的方法，同時(shí)分析熔模鑄造力學(xué)，以及真空鑄造力學(xué)分析，研究它們之間的不同和優(yōu)缺點(diǎn)，最終得到鋁合金的鑄造方法。

關(guān)鍵詞： 鋁合金；熔模鑄造力學(xué)分析；真空鑄造力學(xué)分析

1.鋁合金

飛機(jī)零件技術(shù)要求上在不斷提升，特別對(duì)零件的腐蝕性，鋁合金在飛機(jī)中的應(yīng)用，它具有輕度優(yōu)良，腐蝕性特別強(qiáng)，成型性能好，加工性能優(yōu)良，而隨著飛機(jī)的制造需求，鋁合金零件的整體結(jié)構(gòu)比較多，這種零件的制造需要鑄造得到。

隨著飛機(jī)零件的制造，ZL116、ZL101和ZL210A鋁合金的應(yīng)用非常廣泛，特別是ZL116的應(yīng)用，這種鋁合金在鑄造的時(shí)候，鑄造速度對(duì)零件的成型和分子之間的結(jié)構(gòu)有影響，得到的零件力學(xué)性能也不同，如圖1.1.

在飛機(jī)零件的加工與制造中，很多都是采用砂型鑄造，因?yàn)檫@種鑄造方法成本非常低，技術(shù)要求不是很高，但是這種制造方法只能對(duì)飛機(jī)一些簡(jiǎn)單零件進(jìn)行加工，如圖1.2，針對(duì)于這些要求和制造的缺陷，現(xiàn)代設(shè)計(jì)人員通過熔模鑄造和真空鑄造進(jìn)行飛機(jī)鋁合金零件的加工。

2.熔模鑄造力學(xué)分析

在對(duì)ZL116鋁合金零件的熔模精鑄造的力學(xué)研究中，通過數(shù)學(xué)的統(tǒng)計(jì)方法，針對(duì)鑄造過程中的30多個(gè)爐次進(jìn)行取樣分析，在分析中通過抗拉強(qiáng)度、延伸率和硬度這三個(gè)進(jìn)行考核，特別是延伸率，數(shù)值非常突出，如圖表2-1。

ZL101鋁合金的精鑄造力學(xué)性能為抗拉強(qiáng)度平均值為227.2MPa，延伸率和硬度值分別為9.52%和65.95，與砂型鑄造相比，這個(gè)結(jié)論值比砂型高很多，分別為151%、238%和139%。

ZL210A鋁合金通過精鑄造的方法進(jìn)行零件加工的時(shí)候，它的力學(xué)性能與砂型相比，也是非常突出的，抗拉強(qiáng)度、延伸率和硬度的比值本別為107%、176%、136%。

3.真空鑄造力學(xué)分析

鋁合金的真空鑄造工藝原理就是通過真空的條件，在真空的狀態(tài)下，對(duì)鋁合金進(jìn)行熔煉、澆注，這樣就可以保證在鑄造中，環(huán)境對(duì)零件的影響，例如空氣中的水蒸氣，同時(shí)因?yàn)槭窃谡婵盏臓顟B(tài)下，鑄造的時(shí)候，氣體會(huì)在負(fù)壓的作用下排出去，不會(huì)對(duì)零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成缺陷，例如氣孔，原理圖如圖3.1。

對(duì)于真空鑄造的力學(xué)性能，也是通過抗拉強(qiáng)度、延伸率和硬度這三個(gè)方面進(jìn)行分析與研究。

結(jié)論

飛機(jī)零件中，鋁合金材料應(yīng)用的非常廣泛，對(duì)于它的要求要滿足內(nèi)外部冶金質(zhì)量好，穩(wěn)定可靠，在對(duì)鋁合金鑄造工藝的研究中，真空鑄造和熔模鑄造精度和性能非常好，高于其他的鑄造方法，零件的抗拉強(qiáng)度、延伸率和硬度都非常好，復(fù)合飛機(jī)的要求，為飛機(jī)的質(zhì)量提供了保證。

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