液态成形中的流动与传热

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1、第2章液态成形中的流动与传热2021/7/1912.1液态金属的流动性与充型能力本节重点内容充型能力是指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，即液态金属充填铸型的能力。是设计浇注系统的重要依据之一；此外还涉及此过程中可能产生的浇不足、冷隔、砂眼、铁豆、抬箱，以及卷入性气孔、夹砂等缺陷的防止措施。因此获得质量健全的铸件必须对此进行掌握和控制.1、充型能力的基本概念２、影响充型能力的因素及提高充型能力的措施2021/7/1922.1.1流动性与充型能力的基本概念液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的

2、能力，即液态金属充填铸型的能力，简称液态金属的充型能力。实验证明，同一种金属用不同的铸造方法，所能铸造的铸件最小壁厚不同。同样的铸造方法，由于金属不同，所能得到的最小壁厚也不同，如表所示。种类铸件最小壁厚（mm）砂型金属型熔模铸造壳型压铸灰铸铁3>40.4-0.80.8-1.5--铸钢48-100.5-1.02.5--铝合金33-4----0.6-0.82021/7/193影响因素（1）金属的成分。（2）液体的温度。（3）杂质的含量和状态及物理特性。结论：液态金属的充型能力首先取决于金属本身的流动能力，同时又受外界条件，如铸型性

3、质、浇注条件、铸件结构等因素的影响，使各种因素的综合反映。流动性：金属本身的流动能力，称为“流动性”，是金属铸造性能之一。重点：区别流动性和充型能力是两个不同的概念2021/7/194金属的流动性对于排出其中的气体、杂质和补缩、防裂,获得优质铸件有影响。金属的流动性好，气体和杂质易于上浮，使金属净化，有利于得到没有气孔和杂质的铸件。良好的流动性，能使铸件在凝固期间产生的缩孔得到金属液的补缩，以及铸件在凝固末期受阻而出现的热裂得到液态金属的弥合，因此，有利于这些缺陷的防止。液态金属的流动性是用浇注“流动性”试样的方法衡量的。在实际

4、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，浇注各种合金的流动性试样，以试样的长度或以试样某处的厚薄程度表示该合金的流动性。由于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。常常用上述固定条件下测得合金流动性表示合金的充型能力。可以认为合金的流动性是在确定条件下的充型能力。2021/7/1952.1.2影响充型能力的因素及提高充型能力的措施影响充型能力的因素大致可以归纳为四类：第一类因素----金属性质方面的因素（1）金属的密度ρ1（成分）；（2）金属的比热容c1；（3）金属的导热系数λ1；（4）金属的结晶潜

5、热L;（5）金属的粘度η;（6）金属的表面张力σ;（7）金属的结晶特点。第二类因素------铸型性质方面的因素（1）铸型的蓄热系数b2；（2）铸型的密度ρ2；（3）铸型的比热容C2；（4）铸型的导热系数λ2；合金充型能力计算：2021/7/196（5）铸型的温度；（6）铸型的涂料层；（7）铸型的发气性和透气性。第三类因素----浇注条件方面的因素（1）液态金属的浇注温度;（2）液态金属的静压头H;（3）浇注系统中压头损失总合;（4）外力场（压力、真空、离心、振动等）。第四类因素----铸件结构方面的因素（1）铸件的折算厚度RR

6、=V（铸件的体积）/S（铸件的散热表面积）或R=F（铸件的断面积）/P（断面的周长）（2）由铸件结构所规定的型腔的复杂程度引起的压头损失Σh.2021/7/197一、金属性质方面的因素这类因素是内因，决定了金属本身的流动能力-----流动性。1、合金的成分合金的流动性与其成分之间存在着一定的规性。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，而有结晶温度范围的地方流动性下降，且在最大结晶温度范围附近出现最小值。2021/7/198Ｆｅ-Ｃ合金流动性与成分的关系合金成分对流动性的影响金属间化合物2021/7

7、/199出气口浇口杯PbSb20406080204060800流动性（cm）100200300温度（℃）0合金成分对流动性的影响2021/7/19100.45%C铸钢：200mm出气口浇口杯4.3%C铸铁：1800mm合金的螺旋形流动性实验实验与模拟均证明铸铁的流动性好，铸钢的流动性差。2021/7/1911液态金属停止流动机理与充型能力纯金属、共晶成分合金及结晶温度宽结晶温度合金停止很窄的合金停止流动机理示意图流动机理示意图前端析出15~20％的固相量时，流动就停止。充型能力强2021/7/1912一、金属性质方面的因素2、结

8、晶潜热结晶潜热约占液态金属热含量的85-90％，但是，它对不同类型合金的流动性影响是不同的。纯金属和共晶成分的合金在固定温度下凝固，在一般的浇注条件下，结晶潜热的作用能够发挥，是估计流动性的一个重要因素。凝固过程中释放的潜热越多，则凝固进行得越缓慢，流动性就越好