液态金属的充型能力.pptx

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1、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、流动性式样第1页/共34页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。第2页/共34页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

2、型能力。第3页/共34页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4页/共34页第二节 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第5页/共34页一、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：纯金属、共晶成分合金和结晶范围很窄的合金：第6页/共34页 2.结晶范围很宽的合金：结晶范围很宽的合金：第7页/共34页二、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

3、态金属在型腔中的平均流速。：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 ：流量消耗系数第8页/共34页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9页/共34页第一阶段：取距液流端部x的dx元段 （t-t型）dsd=-dv1c1dt t：dx元段的金

4、属温度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第10页/共34页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11页/共34页=第12页/共34页 第二阶段：此时开始析出固相，热平衡方程式为：（t-）dsd=-dvdt：内合金的密度：内合金的当量比热容 =k:停止流动时液流前端的固相数量L：合金的结晶潜热第13页/共34页 d=初始条件：=时t=（析出固相量为k时的温度）t=t停时，t=停-=第1

5、4页/共34页l=v=ln（1+x）x（|x|1）同理：略去，l=第15页/共34页的求法：有涂料层时（金属型）：铸件侧的换热系数 ：铸型侧的换热系数对于非金属型时，型腔形状不同时，不同，书中介绍.2.纯金属和共晶成分合金：=+为试样从表面凝固至中心的时间（第三章介绍）与上相同：为（结晶温度）的冷却时间第16页/共34页第三节 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第17页/共34页一、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，而最大结

6、晶温度范围附近出现最小值。第18页/共34页Fe-C合金的流动性与状态图的关系第19页/共34页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。第20页/共34页特例，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第21页/共34页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

7、，保持流动时间延长，两相区变窄，流动性提高。第22页/共34页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。第23页/共34页为提高充型能力，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

8、浇注”。第24页/共34页二、铸型性质方面的因素 1.铸型蓄热系数大，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。第25页/共34页三、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，选择适当的浇注系统结构。第26页/共34页四、铸件结构性质方面的因素1.折算厚度 折算厚度越大，散热比较缓慢，则充型能力较高；反之，不容易被充满。铸件壁厚相同时，在铸型中垂直壁比水平壁容易充满。2.铸件的复杂程度 模数大，容易充满；复杂，充型困难第27页/共34页感谢您的观看！第34页/共34页