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南京 工程学院 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 原 文 题 目： 原 文 来 源： 0, 007 学 生 姓 名： 卫佳华 学 号： 所在院 (系 )部： 工业中心 专 业 名 称： 机械设计制造及其自动化 以废铝为材料的制动盘和叶轮砂型铸造 . . . 尼日利亚尼日尔 州 明 那市 联邦技术大学机械工程系 摘要 ： 叶轮叶片和制动盘 是利 用砂型铸造方法生产 的。 两 种 木 模以 必要 余量配合使用。借助环保技术 和成形 方法，并 利用当地现有的材料来 制造 模具 。 铝废料 也可以 作为铸造材料 。 利用 熔炉 熔化铝废料 ， 最后 将 熔融 的 金属浇注 到砂模内，便可 以获 得 叶轮和制动盘。 在铸件的清理工作完成之后，所得的 两个铸件 质量 良好。 根据 铸件 的 产量 统计，叶轮叶片和 制动盘 能够符合要求 ， 这表明这种铸造方法是可行的 。 关键词 ： 叶轮叶片 制动盘 环保 成型 熔炉 1 导言 制动盘与叶轮 制动 盘 是一种 可以减 慢车轮 转速 或 让车轮 停止转动的装置。 一个完整的制动盘 通常由铸铁或 如 碳 、纤维或 硅胶 等 复合材料 制作成的 ， 它的用途 是连接车轮或轴。 在制动盘的工作过程中，是靠摩擦力来减慢 车轮 转速或让车轮停止转动。因此 刹车皮（安装在 称之为 制动钳 上的 装置） 使用耐 摩擦 性能较好的 材料 制成。在 液压 、 气动或电磁 的作用下受到 机械 力的作用 ，并与 盘 面产生较大的摩擦力 。 在 摩擦 力 的 作用下可以减 慢车轮 转速 或 让车轮 停止转动。 叶轮 一般安装在管状装置内 ， 可以 增加流体 的 压力和 提高流体的 流量。 水泵叶轮 可 旋转 的 叶轮是离心泵 的 组成部分，通常 是由铸 铁，钢，铝或塑 料等材料 制成的 。由 马达驱动 叶轮 旋转 ，将 流体 以 中心向外 以很高 的加速 度抛出 。叶轮 工作时的压力能转换为流体的动能 ， 但是只有在 泵套管 内才存在较大的压力，从而使流体获得较大的速度 。 一般来说，叶轮 由一个较短的通孔 （称为眼）， 流体从一侧流入，从另一侧流出。 叶片 在 径向 方向上给流体 施加力 ， 并绕一个中心 轴 转动 。 模具 成型 模具 成型是 一种以与零件外形一致的模 型模架为基础对工件进行 生产 的 过程 。 模具 有 一个中空 的型腔，在它的型腔内可以 充满液体 ，如熔融的 塑料 、 玻璃 、 金属 或 陶瓷 材 料。液体流入 模具内 并充满型腔 ， 得到零件的实际形状 。模具 与铸造的概念并不相同 。 铸造 铸造是指 将 熔融 的 金属 液体注 入 到 模具中 ， 冷却固 化后得到 理想形状 零件的成型方法 。当然， 主要的铸造方法包括：砂型铸造， 在砂型铸造中将 液体倒入一个 由金刚砂料制造的具有一定形状的 模 具中；模具 铸件 ， 其中模腔 是由经过 加工 的 金属内块 组成；也可用如 离心铸造 等方法加工 。型砂有一个相当低 的 导热系数， 可以 使砂型 中的 液态金属凝固缓慢 ，这是 由 型砂的 晶粒粗 细所决定的。 当然 ， 使 用 金属模具 也许更 合适， 可以使零件 获得 更 细 的 晶 体 结构。 金属铸件 是 现代化的机器和运输车辆 的 重要 组成部分 。 以 拖拉机 为例，通过 铸造 得到的金属零件 的 比重超过百分之九十 。在 汽车发动机 上，这一比例 超过 了 百分之五十。总之，铸造提供了一个改善 零件或部件 力学性能 的好的方法 。 以 铝 作为材料是 因为 铝在 铸造生产 有着良好的机械性能， 比 如 有着 良好的表面 粗糙 度 ， 重量轻， 不易被 氧化， 塑性较好 ， 具有 耐腐蚀性 等其他优点 。 本篇论文 涉及 利用环保 砂 模 铸造制动盘和叶轮叶片， 其成本并 不是太昂贵，其 尺寸精度 也 并不 须 太 精确 。 由于熔融的 铝合金 具有 流动性和良好的物理特性 ，因此被广泛使用。 2 理论分析 砂 型 铸造 可以用于 有色金属和非有色金属合金 ，但 特别 适用于 大吨位的铸 件 。有色合金的铸造 中 包括铸铁和铸钢。一般非有色金属合金铸造 使用的是 铝 制的模架 ， 或由 铜镁基合金的模架 。合金的温度范围 控制在 450 至 680之间 。 在 熔炼和浇注 的 过程中 ，将 金属熔融 的 准备 工作是将材料在 熔炼炉 内在适当的 温度 下进行的 ， 之后将 熔融 的 金属浇注 到加工好的 模具 中 。 在整个过程中， 熔化炉 的动作 包括 融炉的抬起与融化 炉 的 倾斜。 对于较特殊 的铸造合金 ， 浇注 时的 温度 要 高于其液 体的温度。 超高温度的选 择 是根据对 金属 的 结构和力学性能 的 影响 决定的 ， 另外还有其他因素，如 铸 件 的厚度，铸造 金属 的壁厚等。影响 模具材料物理性能 有温度 和模具材料的初始温度， 及在 模具 中 搅拌铁水的 力等 其他因素。铝合金 的 浇注温度 一般 为 680 ， 对于 铜和黄铜 材料，温度一般是在 是 1000 ，镁合金是 在 700，钢是 1520 ， 铸铁 则 是 在1300。 3 材料和方法 材料的使用 直径 为 260厚度 为 15 制动盘和直径 为 146厚度 为 5 叶轮分别 使用 以下材料 的 铸 造 ： 模型 材料，模具材料，铝废料。 a) 模型 材料 利用先进的成型绘图方法可以完成木制模型的虚拟设计 。硬 制 木材（ 如 桃花心木） 可 用于生产叶轮 的模型 。该叶轮 模型 从木材最初的尺寸 200考虑到间隔 的空间 ， 每个模型的具体深度可以在绘图设计时根据实际情况修改 。 对于 叶轮片 盘， 用 两个 3232方， 每 个 厚 度在 2 胶合板 钉 起来并 粘和在一起。 以 胶合板边 为 对角线 ，在其中间 开 一个 半径 为 140 一个圆 孔 。硬木的 尺寸为16度为 3将它们以 胶合板 为 中心粘钉在 一起， 并 在距离 钻 一个圆 孔。 油灰可以被 用来填补所有 模型的缺陷之处 ， 可修补 粗糙 的 边缘， 在修补工作完成 后，将 木材 刷上漆 。 b) 模具材料 该模具 为环保 砂 模 ， 其中 所 使 用 的 材料 如下 ：石英砂， 黏 土和水。 组成石英砂的 化合物是 二氧化硅，也称为硅，是一种硅 元素的 氧化 物，其 化学公式 是 们 自古以来 就 已经知道 它有着很高的 硬度 。 硅最常 见的存在形式是 砂或石英，以及硅藻 的 细胞壁 中 。大多数的玻璃和如混凝土这 样的材料的 主要组成 元素就是硅 。二氧化硅是地壳中最丰富的 化学物质之一 。 所 使用的 砂模工作场合要求 是 这样的：在熔融的 金属 液注 入 模具后， 型砂仍然 要保持 潮湿。石英砂 的 筛选 是要 获得 晶体颗粒较细的 沙子 并去 除 其他夹杂在沙中的异物 。 将一定 量 的沙子与作 为粘结剂 的黏土 混合。 在 已经混合的混合物 中 加入水，然后 用 手彻底地 将混合物 混合在一起， 为制 模 作好 准备。 铝 铝是一种银白色和具有韧性的一种化学元素。铝的符号是 其原子序数是 13。在正常情况下铝不溶于水。铝是地球地壳中最丰富的金属元素之一，排在第三，在它之前的分别是氧和硅。铝在地壳中的含量大是地球固体表面重量 的 8。铝的化学性质相对大自然中的其它金属较为活跃。因此，目前以发现超过 270 种不同的矿物中含有铝。铝的主要来源是铝土矿。 铝显着的化学性能是它的耐腐蚀性（这是由于钝化现象所致）和它的低密度。铝及其合金在航空航天工业和运输建设等其他领域发挥了极其重要的作用。铝的化学性质使它可作为催化剂或其它化学添加剂，可运用在硝酸铵炸药的制造上，以曾加硝酸铵炸药的威力。 熔 炉 是 用于熔化铝废料 的熔 炉 又称摩根炉 ， 这是一种 使用柴油 进行 燃烧 的炉具 。 法 铝 在熔 炉 中 融化， 熔炉是 一个古老 而又 简单的熔化设备。 在金属融化后倒入其中 。 在未进行 熔化处理之前 是不能 进行浇 注 作业 的 。在浇注和凝 料 完成 之 后，这两个模 型将 被拆除，清理和 进行 缺陷检查。 算 叶轮 ： 叶轮实际直径 ， 使用 的 收缩 率 3 ，加工余量为 根据 收缩率 得到的模型 直径 叶轮直径 （收缩 率 ） （叶轮直径） 898146)1000/14613(146 因此， 再加上 加工余量，这个 模型 直径 为： 模 型 直径 加工余量 根据 收缩率 得到的模型 直径 制动盘 ： 实际 叶轮 片盘直径 ，收缩 率 3 ，加工余量 。 根据 收缩率 得到的模型 直径 圆盘直径 （收缩 率 ） （制动盘直径 ） 3802601000/26013 ）（ 再加上 加工余量， 则 这个 模型 直径 为： 模 型 直径 加工余量根据 收缩率 得到的模型 直径 铸 件 产量 铸造可以 通过 铸 件 产量 来计算 ， 以此 确定铸造 中 使用金属的比例。 铸 件 产量 )/( 其中： 件重量 ， 注重量， 口重量。 对于 叶轮 而言 ，铸 件 重量 ， 浇注 和 冒口重量 。 铸 件 产量 % ）（ 对于制动盘 来说， 铸 件 重量 ， 浇注 和 冒口重量 铸 件 产量 %) 4 结果和讨论 对 模 型 进行优化 设计 时一些缺陷是可以避免的，当然， 模具 应当充分的 准备 并且在 熔炼和浇注 的 过程 中 正确地 操作 。在这项工作中 ， 由于错误 是 不可避免的， 因此在 叶轮叶片和制动盘 的铸件上会 发现 了 一些缺陷。无论是 在铸件的 外部 还是 内部 ，其表面都 相对比较粗糙。然而， 对 外部表面 进行 加工， 可以 获得更高的 表面粗糙度 ， 就 内部表面 而言， 这样做以改善表面质量 几乎 是不可能的 。在叶轮 铸件中 ，边缘 一般较 粗糙。 可以 使用 填补 边缘 的方法 完善它。 5 结论 在这项工作中， 利用 当地 的 铝废料 来 生产叶轮和制动盘，并确保它们