第1章液态金属成形过程和控制

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1、专业知识分享第一—第二—第三—第四—第五第一章液态金属成形（铸造）过程及控制铸造－熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成形方法。熟悉液态金属充型流动过程的水力学特性；了解液态金属在浇注系统中的流动情况；掌握浇注系统的组成及浇注系统中各个部件的作用、浇注系统的类型；了解浇注系统的设计；掌握冒口、冷铁的作用、种类；了解冒口、冷铁的设计；掌握浇注系统最小断面积计算方法了解液态金属凝固过程的工艺特点。第一节液态金属充型过程的水力学特性及流动情况液态金属成形（铸造）的基本过程—充型和凝固。专业知识分享一、液

2、态金属充型流动过程的水力学特性以砂型铸造为例：1粘性流体流动粘度；初始结晶等2不稳定流动热交换；粘度与流动阻力；流速和流态等3多孔管中流动气孔和夹渣4湍流流动测量管内流体流量时往往必须了解其流动状态、流速分布等。雷诺数就是表征流体流动特性的一个重要参数。流体流动时的惯性力Fg和粘性力(内摩擦力)Fm之比称为雷诺数。用符号Re表示。Re是一个无因次量。专业知识分享实验研究和生产实践表明：专业知识分享二、液态金属在浇注系统中的流动情况浇注系统—液态金属流入型腔的通道。浇注系统由浇口杯、直浇道、直浇道窝（浇口窝）横浇道、内浇道等单元组成。专业知识分享1液态

3、金属在浇口杯中的流动情况浇口杯作用：承接来自浇包的金属液，防止金属液飞溅和溢出，便于浇注；减轻液流对型腔的冲击；分离熔渣和气泡，并阻止其进入型腔；增加充型压力头。结构形状—漏斗形、池形（盆型）问题：水平漩涡。影响因素—杯内液面深度、浇注高度、浇注方向、浇口杯结构等。液面深度和浇注高度的影响如下图：如何消除？浇口塞；堤坝；圆角。专业知识分享2液态金属在直浇道中的流动情况直浇道是将来自浇口杯的液流引入横浇道、内浇道或直接进入型腔。直浇道高度—压头流动状态：充满式流动；非充满式流动结构形式：等截面圆柱形、上小下大倒锥形；上大下小锥形浇口窝（凹井）的作用：缓

4、冲；缩短拐弯处的高速紊流区；改善流量分布；减小浇道拐弯处的局部阻力系数和水头损失；浮出金属液中的气泡等。专业知识分享3液态金属在横浇道中的流动情况横浇道：是连接直浇道和内浇道的中间通道。功用：稳流、分配液流和挡渣（1）稳流—（2）分配液流—内浇道流量不均匀性U内浇道流量不均匀现象对铸件质量有显著影响。（3）挡渣—重力分离；过滤影响因素：专业知识分享根据以上对横浇道挡渣作用原理的分析，为强化挡渣作用，在设计横浇道时常常采用以下措施：专业知识分享4液态金属在内浇道中的流动情况内浇道：是浇注系统中把液体金属引入型腔的一个单元。功用：控制充型速度和方向，分配

5、液态金属，调节铸件各部分的温度分布和凝固次序，并对铸件有一定的补缩作用。（1）直浇道、横浇道和内浇道截面积之比（A直：A横：A内）称为浇口比。（2）（3）（4）此外，专业知识分享三金属熔体过滤器及浇注系统优点：大大减少了金属中的非金属夹杂物，防止铸件产生夹渣缺陷；改善了金属的力学性能，特别是疲劳强度；改进了切削性能，延长了刀具的使用寿命；提高了铸件的表面品质，减小了加工余量；简化了浇注系统结构，提高了铸件的工艺出品率。此外，还可改善某些合金铸件的耐蚀性等。1金属熔体过滤器分类2过滤器在浇注系统中的放置位置3过滤器对浇注系统中金属液的阻力专业知识分享上

6、次课程回顾：第一节液态金属充型过程的水力学特性及流动情况一、液态金属充型流动过程的水力学特性二、液态金属在浇注系统中的流动情况三金属熔体过滤器及浇注系统专业知识分享问题：1概念铸造：2液态金属充型过程呈现哪些水力学特性？3浇注系统由哪些组元组成？4说明液态金属在浇注系统各组元中的情况专业知识分享1铸造－熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成形方法。铸铁、铸钢、铸造有色合金2液态金属充型过程呈现哪些水力学特性？（1）粘性流体流动（2）不稳定流动（3）多孔管中流动（4）湍流流动3浇注系统由哪些组元组成

7、？浇注系统由浇口杯、直浇道、直浇道窝（浇口窝）横浇道、内浇道等单元组成。4说明液态金属在浇注系统各组元中的情况专业知识分享第二节浇注系统设计一、浇注系统的类型及应用浇注系统类型的选择是正确设计浇注系统的重要问题之一。1按浇注系统各单元断面积比例分类（1）收缩式浇注系统：浇注系统按直浇道、横浇道和内浇道的断面积依次缩小（即）的浇注系统称为收缩式浇注系统。优缺点：（2）扩张式浇注系统：优点及不足之处：（3）半扩张式浇注系统：，而且优缺点：在浇注系统设计中，其浇道比对铸件质量有较大的影响，所以正确选择浇道比也是浇注系统设计中的一个重要内容。参考专著文献、设

8、计手册。2按液态金属导入铸件型腔的位置分类（1）顶注式（上注式）：以浇注位置为基准，金属液从铸件型腔顶部引入