《流动性与充型能力》PPT课件

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1、§2.1液态金属的流动性与充型能力液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，叫做液态金属充填铸型的能力，简称液态金属的充型能力。液态金属的充型能力首先决定于其本身的流动能力，同时又受到外界条件如铸型性质、浇注条件、铸型结构等因素的影响，是各种因素的综合反映。液态金属本身的流动能力称为流动性，它由液态金属的成分、温度、杂质的含量等决定，与外界因素无关。流动性是确定条件下的充型能力。液态合金的流动性好，其充型能力强；反之其充型能力差。但这可通过外界条件来提高充型能力。在不利的情况下，由于液态金属充性

2、能力不好，则可能在铸件上产生"浇不足"、"冷隔"等缺陷。、液态金属的流动性与充型能力流动性对于排除液体金属中的气体和杂质，凝固过程中的补缩，防止开裂，获得优质的液态成形产品，有着重要的影响。液态金属的流动性越好，气体和杂质越易于上浮，使金属液得以净化。良好的流动性有利于防止缩松、热裂等缺陷的出现。液态金属的流动性越好，其充型能力就越强，反之其充型能力就差。一般来说，液态金属的粘度越小，其流动性就越好，充型能力越强。螺旋型试样液态金属的流动性可用试验的方法进行测定，最常用的是用浇注“流动性试样”的方法衡量的。在实

3、际中，是将试样的结构和铸型性质固定不变，在相同的浇注条件下，例如在液相线以上相同的过热度或在同一的浇注温度下，浇注各种合金的流动性试样，以试样的长度来表示该合金的流动性。由于影响液态金属充型能力的因素很多，很难对各种合金在不同的铸造条件下的充型能力进行比较，所以，常常用上述固定条件下所测得的合金流动性来表示合金的充型能力。常用合金的流动性(试样截面8mm×8mm)纯金属、共晶成分合金和结晶温度范围很窄的合金停止流动机理在金属的过热量未散失尽以前为纯液态流动，图a)，为Ⅰ区。金属液继续流动，冷的前端在型壁上凝固结

4、壳，图b)，而后的金属液是在被加热了的沟道中流动，冷却强度下降。由于液流通过Ⅰ区终点时，尚具有一定的过热度，将已凝固的壳重新熔化，为第Ⅱ区。所以，该区是先形成凝固壳，又被完全熔。第Ⅲ区是未被完全熔化而保留下来的一部分固相区，在该区的终点金属液耗尽了过热热量。在第Ⅳ区里，液相和固相具有相同的温度：结晶温度。由于在该区的起点处结晶开始较早，断面上结晶完毕也较早，往往在它附近发生堵塞，图c)。二、液态金属停止流动机理对于宽结晶温度范围的合金，在液态金属的过热热量完全散失之前也是纯液态流动。随流动继续向前，液态金属的温

5、度降至合金的液相线以下，液流中开始析出晶体，顺流前进并不断长大。液流前端由于不断与型壁接触，冷却最快，析出晶粒的数量最多，使金属液的粘度增大，流速减慢。当晶粒数量达到某一临界值时，便结成一个连续的网络。若造成金属液流流动的压力不能克服此网络的阻力，就发生阻塞而停止流动。合金的结晶范围越宽，枝晶就越发达，液流前端析出相对较少的固相量，亦即在相对较短的时间内，液态金属便停止流动。试验表明，在液态金属的前端析出15~20%的固相量时，流动就停止。结晶温度范围很窄宽的合金的停止流动机理三、液态金属充型能力的计算液态金属

6、是在过热情况下充填铸型的，与铸型之间发生着强烈的热交换，是一个不稳定传热过程，因此，液态金属对铸型的充填也是一个不稳定的流动过程。l=vt主要是计算流动时间t假设以某成分合金浇注一水平棒形试样，合金的充型能力以l表示。V:在静压头H作用下液态金属在型腔中的平均流速t:液态金属自进入型腔到停止流动的时间由流体力学原理可知H:液态金属的静压头，:流速系数假设：①铸型与液态金属接触表面的温度在浇注过程中不变；②液态金属在型腔中以等速流动；③液流断面上各点温度是均匀的；④热量按垂直于型壁的方向传导，不考虑对流与辐射。

7、以宽凝固范围的合金为例，时间t分为两个阶段第一阶段：从浇注温度到液相线温度液态金属流动的时间t1第二阶段：由液相线温度到停止流动的时间t2流动时间t＝t1+t2第一阶段(t1)距液流端部x的dx元段，在dt时间内通过表面积dA散出的热量，等于该时间内金属温度下降dT放出的热量，热平衡方程式为T：dx元段的金属温度，℃T型：铸型的初始温度，℃dA：dx元段与铸型相接触的表面积，m2t：时间，sdV：元段的体积，m31：液态金属的密度，kg/m3c1：液态金属的比热，J/kg·℃：换热系数，W/m2·℃式中F

8、--试样的断面积，m2P--断面积F的周长，m当t=x/v时，T=T浇；T=TL时，t=t1；上式积分后得：式中TL--合金的液相线温度，℃T浇--合金的浇注温度，℃第二阶段（t2）金属液继续向前流动时开始析出固相，此时热平衡方程式为式中--合金在TL到Tk（停止流动温度）温度范围内的密度，近似地取ρ*=ρ1--合金在TL到Tk温度范围内的当量比热，近似地取k--停止流动时液流前端的