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南京 工程學院 畢業(yè)設計 (論文 )外文資料翻譯 原 文 題 目： 原 文 來 源： 0, 007 學 生 姓 名： 衛(wèi)佳華 學 號： 所在院 (系 )部： 工業(yè)中心 專 業(yè) 名 稱： 機械設計制造及其自動化 以廢鋁為材料的制動盤和葉輪砂型鑄造 . . . 尼日利亞尼日爾 州 明 那市 聯(lián)邦技術大學機械工程系 摘要 ： 葉輪葉片和制動盤 是利 用砂型鑄造方法生產(chǎn) 的。 兩 種 木 模以 必要 余量配合使用。借助環(huán)保技術 和成形 方法，并 利用當?shù)噩F(xiàn)有的材料來 制造 模具 。 鋁廢料 也可以 作為鑄造材料 。 利用 熔爐 熔化鋁廢料 ， 最后 將 熔融 的 金屬澆注 到砂模內(nèi)，便可 以獲 得 葉輪和制動盤。 在鑄件的清理工作完成之后，所得的 兩個鑄件 質(zhì)量 良好。 根據(jù) 鑄件 的 產(chǎn)量 統(tǒng)計，葉輪葉片和 制動盤 能夠符合要求 ， 這表明這種鑄造方法是可行的 。 關鍵詞 ： 葉輪葉片 制動盤 環(huán)保 成型 熔爐 1 導言 制動盤與葉輪 制動 盤 是一種 可以減 慢車輪 轉速 或 讓車輪 停止轉動的裝置。 一個完整的制動盤 通常由鑄鐵或 如 碳 、纖維或 硅膠 等 復合材料 制作成的 ， 它的用途 是連接車輪或軸。 在制動盤的工作過程中，是靠摩擦力來減慢 車輪 轉速或讓車輪停止轉動。因此 剎車皮（安裝在 稱之為 制動鉗 上的 裝置） 使用耐 摩擦 性能較好的 材料 制成。在 液壓 、 氣動或電磁 的作用下受到 機械 力的作用 ，并與 盤 面產(chǎn)生較大的摩擦力 。 在 摩擦 力 的 作用下可以減 慢車輪 轉速 或 讓車輪 停止轉動。 葉輪 一般安裝在管狀裝置內(nèi) ， 可以 增加流體 的 壓力和 提高流體的 流量。 水泵葉輪 可 旋轉 的 葉輪是離心泵 的 組成部分，通常 是由鑄 鐵，鋼，鋁或塑 料等材料 制成的 。由 馬達驅(qū)動 葉輪 旋轉 ，將 流體 以 中心向外 以很高 的加速 度拋出 。葉輪 工作時的壓力能轉換為流體的動能 ， 但是只有在 泵套管 內(nèi)才存在較大的壓力，從而使流體獲得較大的速度 。 一般來說，葉輪 由一個較短的通孔 （稱為眼）， 流體從一側流入，從另一側流出。 葉片 在 徑向 方向上給流體 施加力 ， 并繞一個中心 軸 轉動 。 模具 成型 模具 成型是 一種以與零件外形一致的模 型模架為基礎對工件進行 生產(chǎn) 的 過程 。 模具 有 一個中空 的型腔，在它的型腔內(nèi)可以 充滿液體 ，如熔融的 塑料 、 玻璃 、 金屬 或 陶瓷 材 料。液體流入 模具內(nèi) 并充滿型腔 ， 得到零件的實際形狀 。模具 與鑄造的概念并不相同 。 鑄造 鑄造是指 將 熔融 的 金屬 液體注 入 到 模具中 ， 冷卻固 化后得到 理想形狀 零件的成型方法 。當然， 主要的鑄造方法包括：砂型鑄造， 在砂型鑄造中將 液體倒入一個 由金剛砂料制造的具有一定形狀的 模 具中；模具 鑄件 ， 其中模腔 是由經(jīng)過 加工 的 金屬內(nèi)塊 組成；也可用如 離心鑄造 等方法加工 。型砂有一個相當?shù)?的 導熱系數(shù)， 可以 使砂型 中的 液態(tài)金屬凝固緩慢 ，這是 由 型砂的 晶粒粗 細所決定的。 當然 ， 使 用 金屬模具 也許更 合適， 可以使零件 獲得 更 細 的 晶 體 結構。 金屬鑄件 是 現(xiàn)代化的機器和運輸車輛 的 重要 組成部分 。 以 拖拉機 為例，通過 鑄造 得到的金屬零件 的 比重超過百分之九十 。在 汽車發(fā)動機 上，這一比例 超過 了 百分之五十。總之，鑄造提供了一個改善 零件或部件 力學性能 的好的方法 。 以 鋁 作為材料是 因為 鋁在 鑄造生產(chǎn) 有著良好的機械性能， 比 如 有著 良好的表面 粗糙 度 ， 重量輕， 不易被 氧化， 塑性較好 ， 具有 耐腐蝕性 等其他優(yōu)點 。 本篇論文 涉及 利用環(huán)保 砂 模 鑄造制動盤和葉輪葉片， 其成本并 不是太昂貴，其 尺寸精度 也 并不 須 太 精確 。 由于熔融的 鋁合金 具有 流動性和良好的物理特性 ，因此被廣泛使用。 2 理論分析 砂 型 鑄造 可以用于 有色金屬和非有色金屬合金 ，但 特別 適用于 大噸位的鑄 件 。有色合金的鑄造 中 包括鑄鐵和鑄鋼。一般非有色金屬合金鑄造 使用的是 鋁 制的模架 ， 或由 銅鎂基合金的模架 。合金的溫度范圍 控制在 450 至 680之間 。 在 熔煉和澆注 的 過程中 ，將 金屬熔融 的 準備 工作是將材料在 熔煉爐 內(nèi)在適當?shù)?溫度 下進行的 ， 之后將 熔融 的 金屬澆注 到加工好的 模具 中 。 在整個過程中， 熔化爐 的動作 包括 融爐的抬起與融化 爐 的 傾斜。 對于較特殊 的鑄造合金 ， 澆注 時的 溫度 要 高于其液 體的溫度。 超高溫度的選 擇 是根據(jù)對 金屬 的 結構和力學性能 的 影響 決定的 ， 另外還有其他因素，如 鑄 件 的厚度，鑄造 金屬 的壁厚等。影響 模具材料物理性能 有溫度 和模具材料的初始溫度， 及在 模具 中 攪拌鐵水的 力等 其他因素。鋁合金 的 澆注溫度 一般 為 680 ， 對于 銅和黃銅 材料，溫度一般是在 是 1000 ，鎂合金是 在 700，鋼是 1520 ， 鑄鐵 則 是 在1300。 3 材料和方法 材料的使用 直徑 為 260厚度 為 15 制動盤和直徑 為 146厚度 為 5 葉輪分別 使用 以下材料 的 鑄 造 ： 模型 材料，模具材料，鋁廢料。 a) 模型 材料 利用先進的成型繪圖方法可以完成木制模型的虛擬設計 。硬 制 木材（ 如 桃花心木） 可 用于生產(chǎn)葉輪 的模型 。該葉輪 模型 從木材最初的尺寸 200考慮到間隔 的空間 ， 每個模型的具體深度可以在繪圖設計時根據(jù)實際情況修改 。 對于 葉輪片 盤， 用 兩個 3232方， 每 個 厚 度在 2 膠合板 釘 起來并 粘和在一起。 以 膠合板邊 為 對角線 ，在其中間 開 一個 半徑 為 140 一個圓 孔 。硬木的 尺寸為16度為 3將它們以 膠合板 為 中心粘釘在 一起， 并 在距離 鉆 一個圓 孔。 油灰可以被 用來填補所有 模型的缺陷之處 ， 可修補 粗糙 的 邊緣， 在修補工作完成 后，將 木材 刷上漆 。 b) 模具材料 該模具 為環(huán)保 砂 模 ， 其中 所 使 用 的 材料 如下 ：石英砂， 黏 土和水。 組成石英砂的 化合物是 二氧化硅，也稱為硅，是一種硅 元素的 氧化 物，其 化學公式 是 們 自古以來 就 已經(jīng)知道 它有著很高的 硬度 。 硅最常 見的存在形式是 砂或石英，以及硅藻 的 細胞壁 中 。大多數(shù)的玻璃和如混凝土這 樣的材料的 主要組成 元素就是硅 。二氧化硅是地殼中最豐富的 化學物質(zhì)之一 。 所 使用的 砂模工作場合要求 是 這樣的：在熔融的 金屬 液注 入 模具后， 型砂仍然 要保持 潮濕。石英砂 的 篩選 是要 獲得 晶體顆粒較細的 沙子 并去 除 其他夾雜在沙中的異物 。 將一定 量 的沙子與作 為粘結劑 的黏土 混合。 在 已經(jīng)混合的混合物 中 加入水，然后 用 手徹底地 將混合物 混合在一起， 為制 模 作好 準備。 鋁 鋁是一種銀白色和具有韌性的一種化學元素。鋁的符號是 其原子序數(shù)是 13。在正常情況下鋁不溶于水。鋁是地球地殼中最豐富的金屬元素之一，排在第三，在它之前的分別是氧和硅。鋁在地殼中的含量大是地球固體表面重量 的 8。鋁的化學性質(zhì)相對大自然中的其它金屬較為活躍。因此，目前以發(fā)現(xiàn)超過 270 種不同的礦物中含有鋁。鋁的主要來源是鋁土礦。 鋁顯著的化學性能是它的耐腐蝕性（這是由于鈍化現(xiàn)象所致）和它的低密度。鋁及其合金在航空航天工業(yè)和運輸建設等其他領域發(fā)揮了極其重要的作用。鋁的化學性質(zhì)使它可作為催化劑或其它化學添加劑，可運用在硝酸銨炸藥的制造上，以曾加硝酸銨炸藥的威力。 熔 爐 是 用于熔化鋁廢料 的熔 爐 又稱摩根爐 ， 這是一種 使用柴油 進行 燃燒 的爐具 。 法 鋁 在熔 爐 中 融化， 熔爐是 一個古老 而又 簡單的熔化設備。 在金屬融化后倒入其中 。 在未進行 熔化處理之前 是不能 進行澆 注 作業(yè) 的 。在澆注和凝 料 完成 之 后，這兩個模 型將 被拆除，清理和 進行 缺陷檢查。 算 葉輪 ： 葉輪實際直徑 ， 使用 的 收縮 率 3 ，加工余量為 根據(jù) 收縮率 得到的模型 直徑 葉輪直徑 （收縮 率 ） （葉輪直徑） 898146)1000/14613(146 因此， 再加上 加工余量，這個 模型 直徑 為： 模 型 直徑 加工余量 根據(jù) 收縮率 得到的模型 直徑 制動盤 ： 實際 葉輪 片盤直徑 ，收縮 率 3 ，加工余量 。 根據(jù) 收縮率 得到的模型 直徑 圓盤直徑 （收縮 率 ） （制動盤直徑 ） 3802601000/26013 ）（ 再加上 加工余量， 則 這個 模型 直徑 為： 模 型 直徑 加工余量根據(jù) 收縮率 得到的模型 直徑 鑄 件 產(chǎn)量 鑄造可以 通過 鑄 件 產(chǎn)量 來計算 ， 以此 確定鑄造 中 使用金屬的比例。 鑄 件 產(chǎn)量 )/( 其中： 件重量 ， 注重量， 口重量。 對于 葉輪 而言 ，鑄 件 重量 ， 澆注 和 冒口重量 。 鑄 件 產(chǎn)量 % ）（ 對于制動盤 來說， 鑄 件 重量 ， 澆注 和 冒口重量 鑄 件 產(chǎn)量 %) 4 結果和討論 對 模 型 進行優(yōu)化 設計 時一些缺陷是可以避免的，當然， 模具 應當充分的 準備 并且在 熔煉和澆注 的 過程 中 正確地 操作 。在這項工作中 ， 由于錯誤 是 不可避免的， 因此在 葉輪葉片和制動盤 的鑄件上會 發(fā)現(xiàn) 了 一些缺陷。無論是 在鑄件的 外部 還是 內(nèi)部 ，其表面都 相對比較粗糙。然而， 對 外部表面 進行 加工， 可以 獲得更高的 表面粗糙度 ， 就 內(nèi)部表面 而言， 這樣做以改善表面質(zhì)量 幾乎 是不可能的 。在葉輪 鑄件中 ，邊緣 一般較 粗糙。 可以 使用 填補 邊緣 的方法 完善它。 5 結論 在這項工作中， 利用 當?shù)?的 鋁廢料 來 生產(chǎn)葉輪和制動盤，并確保它們