1、金屬成型理論基礎第四章第四章 液態金屬的充型才干液態金屬的充型才干液態金屬的充型才干的概念液態金屬的充型才干的概念液態金屬的停頓流動機理及充型才干的計算液態金屬的停頓流動機理及充型才干的計算影響充型才干的要素及提高充型才干的措施影響充型才干的要素及提高充型才干的措施金屬成型理論基礎第一節第一節 液態金屬的充型才干的概念液態金屬的充型才干的概念一、充型才干的概念一、充型才干的概念二、流動性的概念二、流動性的概念三、流動性和充型才干的關系三、流動性和充型才干的關系四、流動性式樣四、流動性式樣金屬成型理論基礎1.充型才干 液態合金充溢鑄型，并獲得外形完好輪廓明晰的鑄件的才干，叫做液態合金的充型才干。

2、它取決于金屬本身的流動才干，同時又受外界條件，如鑄型性質、澆注條件、鑄件外形等要素的影響，是各種要素的綜合反映。金屬成型理論基礎2.流動性 流動性指液態金屬本身的流動性才干，為金屬的鑄造性能之一，與成分、溫度、雜質含量及其物理性質有關。3.流動性和充型才干的關系 流動性好那么充型才干強；反之，那么充型才干差。流動性是確定條件下的充型才干；合金一定，流動性一定，但可以經過改動外部條件提高充型才干。金屬成型理論基礎衡量金屬或合金的流動性，常用螺旋方式樣澆鑄后得到的長度制來衡量。1-澆口杯；2-低壩；3-直澆道；4-螺旋試樣；5-高壩；6-溢流道；7-全壓井4.流動性式樣金屬成型理論基礎第二節 液態

3、金屬的停頓流動機理及充型才干的計算一 液態金屬的停頓流動機理二 液態金屬充型才干的計算金屬成型理論基礎一、液態金屬的停頓流動機理一、液態金屬的停頓流動機理1.純金屬、共晶成分合金和結晶范圍很窄的合金：純金屬、共晶成分合金和結晶范圍很窄的合金：金屬成型理論基礎 2.結晶范圍很寬的合金：結晶范圍很寬的合金：金屬成型理論基礎二、液態金屬的充型才干的計算二、液態金屬的充型才干的計算 假設某成分合金澆注一棒形試樣，充型才干l=v v：靜壓頭H作用下液態金屬在型腔中的平均流速。 ：液態金屬進入型腔到停頓流動的時間 澆 V=(2gh)1/2 H：液態金屬靜壓頭 ： 流量耗費系數金屬成型理論基礎1.設：寬結晶

4、溫度范圍的合金，當液流前端阻塞區x 的固相量到達某一臨界值時，流動停頓。作以下假設： 鑄型與液體金屬接觸外表的溫度； 液態金屬在型腔中以等速流動； 液流橫斷面上各點溫度是均勻的； 熱量按垂直于型壁的方向傳導，液流外表無熱輻射，沿液流方向無對流。 = + ：0 L：金屬從初始溫度t澆至tL ：L 停 ：液流前端的固相量n達到臨界值n=k，流動停頓。 金屬成型理論基礎第一階段： 取距液流端部x的dx元段 t-t型dsd=-dv1c1dt t：dx元段的金屬溫度t型： 鑄型的初始溫度ds：元段與鑄型相接觸的外表積 ：時間 dv：元段的體積 1：液態金屬的密度c1：液態金屬的比熱容 J/kg：換熱系數

5、 J/ s m2=W/ m2金屬成型理論基礎PFPdxFdxdsdvF:試樣的斷面積 P:斷面積F的周長）型ttdtcP(Fd11初始條件： t=t澆時，在液態金屬流到x前端時，仍為澆注溫度=x/v； t=tL時，= 金屬成型理論基礎vxt -tlnPcFcct -tlnPcFvxct -tlnPcF111111）（）（）（型型澆型vxttlnPcFttlnPcF11L11）（）（型澆型= =vxttttlnPcFL11型型澆金屬成型理論基礎 第二階段： 此時開場析出固相，熱平衡方程式為： 型t*1*1ct-dsd=-dvdt *1：型ttL內合金的密度*11*1c： 內合金的當量比熱容 型t

6、tL*1ckL1ttkLc=k:停頓流動時液流前端的固相數量L：合金的結晶潛熱金屬成型理論基礎 d=）（型ttdtPcF*11初始條件：= 時t=Lt析出固相量為k時的溫度 t=t停時，t=kt 停- =型型型型ttttlnPcFttttlnPcFkL*11Lk*11型型ttttlnPcFkL*11 =vxttttlncttttlncPFL1kL*11）（型型澆型型=金屬成型理論基礎l=v=xttttlncttttlncPFvL1kL*11）（型型澆型型型型型型型型）（）（tttttttt1lnttttttlnttttlnkkLkkLkkLkkLln1+xx|x|1同理：型澆型型澆tttttt

7、ttlnLLLx型型ttttkL略去， l=型澆）（ttttckLPFvLk11 金屬成型理論基礎的求法：有涂料層時金屬型 12x111涂涂1：鑄件側的換熱系數211x11涂涂 2：鑄型側的換熱系數對于非金屬型時，型腔外形不同時，2不同，書中引見. 2. 純金屬和共晶成分合金：= + 為試樣從外表凝固至中心的時間第三章引見 與上一樣：為 澆t0t結晶溫度的冷卻時間a金屬成型理論基礎第三節 影響充型才干的要素及 提高充型才干的措施 一、金屬性質方面的要素二、鑄型性質方面的要素三、澆注條件性質方面的要素四、鑄件構造性質方面的要素金屬成型理論基礎一一 、金屬性質方面的要素、金屬性質方面的要素1. 合

8、金成分 在流動性曲線上，對應著純金屬、共晶成分和金屬間化合物的地方出現最大值，而最大結晶溫度范圍附近出現最小值。金屬成型理論基礎Fe-C合金的流動性與形狀圖的關系金屬成型理論基礎2. 結晶潛熱 對于共晶和純金屬，可以發揚作用，結晶潛熱越大，釋放的熱量越多，凝固越慢，流動性越好。 對于寬結晶溫度范圍的合金，散失部分潛熱20%后，晶粒連成網絡，大部分結晶潛熱不能發揚作用，所以對流動性影響不大。 金屬成型理論基礎特例，初生晶為非金屬石墨，Al-Si合金的初生晶相不構成網絡，導致在過共晶區流動性比共晶區更好。Al-Si合金流動性與成分的關系金屬成型理論基礎3. 金屬的比熱容、密度、導熱系數 比熱容、密

9、度較大的合金在一樣的情況下堅持液態的時間長，流動性好。 熱導率小，散失熱量慢，堅持流動時間延伸，兩相區變窄，流動性提高。金屬成型理論基礎4. 液態金屬的粘度和外表張力 1粘度 粘度大，內摩擦力大，降低流速，減小流動性。正常澆注時，呈紊流形狀，粘度影響小，在充型后期溫度降低，粘度添加，轉變為層流時，才有較大的影響。 2外表張力 潤濕型壁，利于充型，但易于粘砂， 不潤濕，需求附加壓頭來抑制附加壓力。金屬成型理論基礎為提高充型才干，在金屬方面可做的：為提高充型才干，在金屬方面可做的：1.正確選擇合金成分正確選擇合金成分 調整成分到共晶成分附近，或結晶溫度范調整成分到共晶成分附近，或結晶溫度范圍小的合

10、金，或圍小的合金，或 者對合金進展蛻變處置，細化晶粒，改動者對合金進展蛻變處置，細化晶粒，改動枝晶形狀。枝晶形狀。2. 合理的熔煉工藝合理的熔煉工藝 原資料去銹，去污，減少非金屬夾雜物和原資料去銹，去污，減少非金屬夾雜物和氣體。脫氧時，氣體。脫氧時， 先加錳鐵，再加硅鐵。先加錳鐵，再加硅鐵。 “高溫出爐，低溫澆注。高溫出爐，低溫澆注。金屬成型理論基礎二、鑄型性質方面的要素二、鑄型性質方面的要素 1. 鑄型蓄熱系數大，激冷作用強，流動性減小。 2.涂層，金屬型鑄造中澆冒口處涂料中參與蓄熱系數小的石棉粉，砂型鑄造中參與煙黑資料等。 3. 鑄型溫度高，減小溫差；提高充型才干。 4.發氣量：鑄型有一定的發氣才干，在鑄型和金屬液之間構成氣層，減小摩擦阻力，利于充型，但應適當，氣壓力過大導致澆不進，甚至飛濺等，減小發氣物質含量，添加鑄型透氣性。金屬成型理論基礎三、澆注條件性質方面的要素三、澆注條件性質方面的要素1.適當的提高澆注溫度： 澆注溫度決議性影響，提高利于充型，但到一程度后，吸氣量添加，氧化嚴重，不利充型；還會出現結晶組織粗大，縮孔，縮松等缺陷。2.充型壓頭高，澆注位置適宜，頂注