液态金属的充型能力

1、第四章 液态金属的充型能力,液态金属的充型能力的概念 液态金属的停止流动机理及充型能力的计算 影响充型能力的因素及提高充型能力的措施,第一节 液态金属的充型能力的概念,一、充型能力的概念 二、流动性的概念 三、流动性和充型能力的关系 四、流动性式样,1.充型能力 液态合金充满铸型，并获得形状完整轮廓清晰的铸件的能力，叫做液态合金的充型能力。它取决于金属本身的流动能力，同时又受外界条件，如铸型性质、浇注条件、铸件形状等因素的影响，是各种因素的综合反映。,2.流动性 流动性指液态金属本身的流动性能力，为金属的铸造性能之一，与成分、温度、杂质含量及其物理性质有关。 3.流动性和充型能力的关系 流动性

2、好则充型能力强；反之，则充型能力差。流动性是确定条件下的充型能力；合金一定，流动性一定，但可以通过改变外部条件提高充型能力。,衡量金属或合金的流动性，常用螺旋形式样浇铸后得到的长度制来衡量。,1-浇口杯；2-低坝；3-直浇道；4-螺旋试样；5-高坝；6-溢流道；7-全压井,4.流动性式样,第二节 液态金属的停止流动机理及充型能力的计算,一 液态金属的停止流动机理 二 液态金属充型能力的计算,一、液态金属的停止流动机理,1.纯金属、共晶成分合金和结晶范围很窄的合金：,2.结晶范围很宽的合金：,二、液态金属的充型能力的计算,假设某成分合金浇注一棒形试样，充型能力l=v v：静压头H作用下液态金属在

3、型腔中的平均流速。 ：液态金属进入型腔到停止流动的时间 浇 V=(2gh)1/2 H：液态金属静压头 ： 流量消耗系数,1.设：宽结晶温度范围的合金，当液流前端阻塞区x 的固相量达到某一临界值时，流动停止。 作以下假设： 铸型与液体金属接触表面的温度； 液态金属在型腔中以等速流动； 液流横断面上各点温度是均匀的； 热量按垂直于型壁的方向传导，液流表面无热 辐射，沿液流方向无对流。 = + ：（0 L）：金属从初始温度t浇至tL ：（L 停 ）：液流前端的固相量n达 到临界值（n=k），流动停止。,第一阶段： 取距液流端部x的dx元段 （t-t型）dsd=-dv1c1dt t：dx元段的金属温度

4、 t型： 铸型的初始温度 ds：元段与铸型相接触的表面积 ：时间 dv：元段的体积 1：液态金属的密度 c1：液态金属的比热容 J/kg ：换热系数 J/ s m2=W/ m2,F:试样的断面积 P:断面积F的周长,初始条件： t=t浇时，（在液态金属流到x前端时，仍为浇注温度）=x/v； t=tL时，= ,=,第二阶段： ,d=,第三节 影响充型能力的因素及 提高充型能力的措施,一、金属性质方面的因素 二、铸型性质方面的因素 三、浇注条件性质方面的因素 四、铸件结构性质方面的因素,一 、金属性质方面的因素,1. 合金成分 在流动性曲线上，对应着纯金属、共晶成分和金属间化合物的地方出现最大值，

5、而最大结晶温度范围附近出现最小值。,Fe-C合金的流动性与状态图的关系,2. 结晶潜热 对于共晶和纯金属，能够发挥作用，结晶潜热越大，释放的热量越多，凝固越慢，流动性越好。 对于宽结晶温度范围的合金，散失部分潜热（20%）后，晶粒连成网络，大部分结晶潜热不能发挥作用，所以对流动性影响不大。,特例，初生晶为非金属 （石墨），Al-Si合金的 初生晶（相）不形成 网络，导致在过共晶区 流动性比共晶区更好。,Al-Si合金流动性与成分的关系,3. 金属的比热容、密度、导热系数 比热容、密度较大的合金在相同的情况下保持液态的时间长，流动性好。 热导率小，散失热量慢，保持流动时间延长，两相区变窄，流动性

6、提高。,4. 液态金属的粘度和表面张力 1）粘度 粘度大，内摩擦力大，降低流速，减小流动性。正常浇注时，呈紊流状态，粘度影响小，在充型后期温度降低，粘度增加，转变为层流时，才有较大的影响。 2）表面张力 润湿型壁，利于充型，但易于粘砂， 不润湿，需要附加压头来克服附加压力。,为提高充型能力，在金属方面可做的： 1.正确选择合金成分 调整成分到共晶成分附近，或结晶温度范围小的合金，或 者对合金进行变质处理，细化晶粒，改变枝晶形态。 2. 合理的熔炼工艺 原材料去锈，去污，减少非金属夹杂物和气体。脱氧时， 先加锰铁，再加硅铁。 “高温出炉，低温浇注”。,二、铸型性质方面的因素,1. 铸型蓄热系数大

7、，激冷作用强，流动性减小。 2.涂层，金属型铸造中浇冒口处涂料中加入蓄热系数小的石棉粉，砂型铸造中加入烟黑材料等。 3. 铸型温度高，减小温差；提高充型能力。 4.发气量：铸型有一定的发气能力，在铸型和金属液之间形成气层，减小摩擦阻力，利于充型，但应适当，气压力过大导致浇不进，甚至飞溅等，减小发气物质含量，增加铸型透气性。,三、浇注条件性质方面的因素,1.适当的提高浇注温度： 浇注温度（决定性影响），提高利于充型，但到一程度后，吸气量增加，氧化严重，不利充型；还会出现结晶组织粗大，缩孔，缩松等缺陷。 2.充型压头高，浇注位置合适，顶注式浇注等，都提高充型能力。 3.合理地布置内浇道在铸件上的位置，选择适当的浇注系