二：材料成形原理-第一章(2)液态金属的充型能力

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1、1.4液态金属的流动性与充型能力本节主要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10/8/202111.4.1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

2、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----0.6-0.8不同金属和不同铸造方法铸造的铸件的最小壁厚10/8/20212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。螺旋试样结论：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，如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因

3、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10/8/20213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，有利于这些曲线的防止。液态金属的流动性是用浇注“流动性”试样的方法衡量的。在实际中，是将试样的结构和铸型性质固定不变，在

4、相同的浇注条下，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表示合金的充型能力。因此，可以认为合金的流动性是在确定条件下的充型能力。10/8/20214对于同一种合金，也可以用流动性试样研究各铸造因素对其充型能力的影响。例如，采用某一种结构的流动性试样，改变型砂的水分、煤粉含量、浇注温度、直浇道高度等等因素中的一个因素，以判断该变动因素对充型能力的影响。流动性试样的类型很多，如

5、螺旋形、球形等。在生产和科学研究中应用最多的是螺旋试样，如图所示。其优点：灵敏度高、对比形象、可供金属液流动相当的距离，而铸型的轮廓尺寸并不太大。缺点：金属流线弯曲，沿途阻力损失较大，流程越长散热越多，故金属的流动条件和温度条件都在随时间改变，这必然影响到所测流动性的准确度；各次试验所用铸型条件也很难精确控制；每做一次试验要造一次铸型。螺旋试样10/8/202151.4.2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；（2）金属的比热容c1；（3）金属的

6、导热系数λ1；（4）金属的结晶潜热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；10/8/20216（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

7、=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.10/8/20217一、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。10/8/20218Ｆｅ-Ｃ合金流动性与成分的关系合金成分对流动性的影响10/8/20219在过热度相同时：纯

8、铁的流动性好，随碳量的增加，结晶温度范围扩大，流动性下降。在Wc＝2.1%附近，结晶温度范围最大，在液相线以上过热度相同的情况下，流动性最差。在亚共晶铸铁中，越接近