材料成形基本原理第2章-液態(tài)金屬的充型能力課件

1、第二章 液態(tài)金屬的充型能力第2章 液態(tài)金屬的充型能力2.1 液態(tài)金屬充型能力的基本概念 2.2 液態(tài)金屬停止流動(dòng)機(jī)理與充型能力 2.3 影響充型能力的因素 液態(tài)金屬充型能力概念 液態(tài)金屬充型能力：在充型過程中，液態(tài)金屬充滿鑄型型腔，獲得形狀完整、尺寸精確、輪廓清晰的鑄件的能力。也可簡(jiǎn)稱為充型能力。 充型能力是設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)的重要依據(jù)之一。 充型能力弱，則可能產(chǎn)生澆不足、冷隔、砂眼、鐵豆、抬箱，以及卷入性氣孔、夾砂等缺陷。 液態(tài)金屬的充型能力取決于：內(nèi)因 金屬本身的流動(dòng)性外因 鑄型性質(zhì)、澆注條件、鑄件結(jié)構(gòu)等因素的影響，是各種因素的綜合反映。 表2-1 不同金屬和不同鑄造方法的鑄件最小壁厚金屬種類鑄

2、 件 最 小 壁 厚 （mm）砂 型金 屬 型熔模鑄造殼 型壓 鑄灰 鑄 鐵340.4-0.80.8-1.5-鑄 鋼48-100.5-1.02.5-鋁 合 金33-4-0.6-0.8金屬液流動(dòng)性概念與充型過程有關(guān)的另一概念稱為流動(dòng)性充型過程金屬液本身的流動(dòng)能力。 流動(dòng)性好的鑄造合金充型能力強(qiáng)，反之亦然； 金屬的流動(dòng)性好，氣體和雜質(zhì)易于上浮，使金屬凈化，有利于得到?jīng)]有氣孔和夾雜的鑄件； 金屬的流動(dòng)性好，有利于鑄件在凝固期間可能產(chǎn)生的縮孔得到金屬液的補(bǔ)縮； 金屬的流動(dòng)性好，凝固末期收縮受阻而出現(xiàn)的熱裂得到液態(tài)金屬的彌合 流動(dòng)性是決定充型能力的內(nèi)在因素，而充型能力還取決于其它外界因素，充型能力是內(nèi)因

3、和外因的共同結(jié)果。 通常，在相同的外界條件下澆注各種合金的流動(dòng)性試樣，以試樣的長(zhǎng)度表示該合金的流動(dòng)性，并以所測(cè)得的合金流動(dòng)性表示合金的充型能力。因此可以認(rèn)為：合金液流動(dòng)性是確定條件下的充型能力。 對(duì)于同一種合金，也可以用流動(dòng)性試樣研究各鑄造工藝因素對(duì)其充型能力的影響。 流動(dòng)性與充型能力的關(guān)系：合金的螺旋形流動(dòng)性實(shí)驗(yàn)在相同的條件下澆注各種合金的流動(dòng)性試樣，以試樣的長(zhǎng)度表示該合金的流動(dòng)性，并以所測(cè)得的合金流動(dòng)性表示合金的充型能力。純金屬、共晶成分合金及結(jié)晶溫度 寬結(jié)晶溫度合金停止 很窄的合金停止流動(dòng)機(jī)理示意圖 流動(dòng)機(jī)理示意圖前端析出1520的固相量時(shí)，流動(dòng)就停止。 充型能力強(qiáng)液態(tài)金屬停止流動(dòng)機(jī)理與

4、充型能力影響充型能力的因素1. 金屬性質(zhì)方面的因素（流動(dòng)性的高低）2. 鑄型性質(zhì)方面的因素 澆注條件方面的因素 鑄件結(jié)構(gòu)因素 1. 金屬性質(zhì)方面的因素結(jié)晶溫度范圍的影響 結(jié)晶潛熱、比熱、密度的影響 金屬其它因素的作用1. 金屬性質(zhì)方面的因素純金屬、共晶和金屬間化合物成分的合金：在固定的凝固溫度下，已凝固的固相層由表面逐步向內(nèi)部推進(jìn)，固相層內(nèi)表面比較光滑，對(duì)液體的流動(dòng)阻力小，合金液流動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，所以流動(dòng)性好具有寬結(jié)晶溫度范圍的合金：流動(dòng)性不好；例：Fe-C合金流動(dòng)性與成分的關(guān)系成分 結(jié)晶溫度范圍的影響結(jié)晶潛熱（約為液態(tài)金屬熱量的8590%）： 對(duì)于純金屬、共晶和金屬間化合物成分的合金，放出的潛熱越

5、多，凝固過程進(jìn)行的越慢，流動(dòng)性越好，因此潛熱的影響較大；對(duì)于寬結(jié)晶溫度范圍的合金潛熱對(duì)流動(dòng)性影響較?。?因固相比較少時(shí)液流前端就形成骨架而停止流動(dòng)其它舉例：Al-Si、Al-Mg、鑄鐵等合金液的比熱、密度越大，導(dǎo)熱系數(shù)越小, 充型能力越好；Al-Si合金，最好流動(dòng)性并不在共晶成分Si12.6%處，而是在含Si量為1620%左右。這是因?yàn)镾i晶體結(jié)晶潛熱為180.7104J/kg，為-Al(38.9104J/kg)的4倍以上，而且，過共晶成分Al-Si合金的初生塊狀Si強(qiáng)度較低，不容易形成堅(jiān)固的枝晶網(wǎng)絡(luò)，結(jié)晶潛熱的作用得以發(fā)揮。 金屬液粘度的影響（充型后期） （液態(tài)金屬的粘度與成分、溫度、固相微

6、粒的含量等相關(guān)) 金屬液表面張力的影響 （降低金屬表面張力可提高金屬液的流動(dòng)性：鑄型通常與金屬液的潤(rùn)濕角大于90o，型腔內(nèi)薄壁和棱角處合金液形成凸面，表面張力的附加力指向液體內(nèi)部，阻礙金屬液對(duì)型腔細(xì)薄、棱角部位的填充) 變質(zhì)及孕育處理的影響 （Na及Sr變質(zhì)處理都在不同程度上降低亞共晶和共晶Al-Si合金液流動(dòng)性；P對(duì)過共晶Al-Si 類似） 工藝條件對(duì)半固態(tài)金屬漿料流動(dòng)性的影響 （較寬結(jié)晶溫度范圍的合金，在半固態(tài)溫度以機(jī)械攪拌或電磁攪拌，可大大改進(jìn)合金的表觀粘度） 金屬其它因素的作用 2、鑄型性質(zhì)方面的因素鑄型的蓄熱系數(shù) b2越大，鑄型的激冷能力就越強(qiáng)，金屬液于其中保持液態(tài)的時(shí)間就越短，充型能力下降。金屬型（銅、鑄鐵、鑄鋼等）的蓄熱系數(shù)b2是砂型的十倍或數(shù)十倍以上，為了使金屬型澆口和冒口中的金屬液緩慢冷卻，常在一般的涂料中加入b2很小的石棉粉。濕砂型的b2是干砂型的2倍左右，砂型的b2與造型材料的性質(zhì)、型砂成分的配比、砂型的緊實(shí)度等因素有關(guān)。表2-3 幾種鑄型材料的蓄熱系數(shù)3、澆注條件方面的因素