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喷射成形空心射流静电雾化技术的研究

作　者: 姜憧
导　师: 李荣德；曲迎东
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 喷射成形静电雾化空心射流雾化质量
分类号: TF124.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

雾化是喷射成形的关键,影响沉积坯中显微组织的质量。本文旨在从改变金属液性质和出流方式角度共同提高雾化质量。静电作用施加于喷射成形过程中,可降低金属液的表面张力,环形金属液出流方式可使金属射流在雾化前形成空心液膜,一经扰动立即破碎,同时雾化动力增为气流拖曳力、静电斥力,综合作用可有效提高雾化质量。首先完成空心射流静电雾化装置整体设计,包括熔炼炉,环形金属液生成装置以及充电装置。熔炼炉最高温度可升到1400°C,满足实验需要的900°C;环形金属液生成装置各部分靠过盈配合组合,出流口直径10mm,中心芯直径7mm,形成1.5mm环缝;金属液荷电感应充电为主,高压直流电源负极通过电极棒与金属液连接,电源正极与平板电极连接,在雾化区域形成电容,对该区域的雾化金属液进行感应荷电。从理论上分析静电作用对喷射成形雾化中射流破碎长度、雾滴表面张力和雾化液滴粒径的影响,同时对比环形金属液和实心金属液荷电量。结果表明:相同气体雾化压力下施加静电的射流长度较未施加静电作用的长度缩小2~4mm,随着充电电压的增加,射流破碎长度将缩小,雾化液滴直径减小;当电压升高到1.8kV时,破碎长度和雾滴直径趋于稳定;对于工业纯铝,静电力使液滴的表面张力降低了30%,相同充电电压下,环形金属液荷电量要比实心金属液荷电量多出27mC~38mC。根据理论分析,进行普通实心雾化、实心静电雾化及环形静电雾化实验,实验结果与理论分析基本一致。分析所获得的铝硅合金沉积坯,可以发现在不加电条件下,沉积坯表面疏松,初生相分布不均匀,显微硬度值低。在雾化压力0.8MPa、充电电压1.0kV时,性能得到一定改善,在雾化压力0.8MPa、充电电压1.0kV、环缝宽1.5mm时,沉积坯表面比较致密,初生硅尺寸明显减小且分布更加均匀,沉积坯的显微硬度性最好,可达到60HV。

喷射成形空心射流静电雾化技术的研究

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