铸造理论基础.ppt

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1、§1-1液态金属的结构和性质第一章铸件形成理论一、金属的膨胀及熔化原子间距的增大以及空穴的产生；金属的熔化首先从晶界开始体积变化：固→气：体积无限膨胀；固→液：体积3～5％，原子间距1～1.5％熔化潜热：仅为升华热的3～7％；因此，金属的熔化并不是原子间结合的全部破坏，液体金属内原子的分布仍具有一定的规律性，其结构类似于固态。1二、液态金属的结构纯金属的液态结构实际金属的液态结构浓度起伏和能量起伏实际金属在微观上是由成分和结构不同的游动的原子集团、空穴和许多固态、气态或液态的化合物组成，是一种“浑浊”液体。§1-1液态金属的结构与性质2三、液态金属的性质1液态金属的粘滞性粘滞系

2、数η＝(2τ0kTeU/kT)/δ3粘滞性的本质是质点(原子)间结合力的大小1）温度§1-1液态金属的结构与性质2影响粘度的因素32）化学成分结论难熔化合物的粘度较高，而熔点低的共晶成分合金其粘度较低；3）非金属夹杂物§1-1液态金属的结构与性质三、液态金属的性质4§1-2液态金属的充型能力一、基本概念定义：同种金属，不同铸造方法同种铸造方法，不同金属液态金属充填铸型一般是在纯液态下充满型腔，也有边充型边结晶的情况;5§1-2液态金属的充型能力一、液态金属充型能力的基本概念2影响因素3液态金属的流动性1）对铸件质量的影响2）测量方法浇铸“流动性试样”方法衡量应用？6§1-2液态

3、金属的充型能力二、液态金属停止流动机理1.窄结晶范围合金纯金属；共晶成分合金；结晶范围很窄的合金7§1-2液态金属的充型能力二、液态金属停止流动机理Ⅰ区纯液态流动Ⅱ区凝固的壳重新熔化（先形成又重新熔化）Ⅲ区末被完全熔化而保留下来的一部分固相区Ⅳ液相和固相具有相同结晶温度（发生堵塞）8§1-2液态金属的充型能力二、液态金属停止流动机理Ⅰ纯液态，T>Tg;Ⅱ液体中析出晶体，T

4、热系数λ1；2）结晶潜热L；3）合金成分10§1-2液态金属的充型能力三、影响充型能力的因素及提高充型能力的措施4）液态金属的粘度5）表面张力对薄壁铸件、铸件的细薄部分、棱角的成型有影响采取的措施：1）正确选择合金的成分；2）合理的熔炼工艺高温出炉；低温浇注11§1-2液态金属的充型能力三、影响充型能力的因素及提高充型能力的措施2铸型方面1）铸型的蓄热系数b2（b2=(C2ρ2λ2)1/2)b2物理意义：表示铸型从其中的金属中吸取并储存于本身中热量的能力；采取措施：金属型，涂料中加石棉粉；砂型，烟黑涂料；12§1-2液态金属的充型能力三、影响充型能力的因素及提高充型能力的措施2

5、铸型方面2）铸型温度例如：金属型中浇铸铝合金（浇铸温度760℃），铸型温度340℃520℃螺旋线长度：525mm950mm13§1-2液态金属的充型能力三、影响充型能力的因素及提高充型能力的措施2铸型方面3）铸型中气体发气能力：在金属液与铸型之间形成气膜，可减小流动的摩擦阻力，有利于充型减小反压力途径：1）减少砂型的发气性（适当降低含水量和发气物质含量）；2）提高砂型透气性（扎通气孔，设冒口等）14§1-2液态金属的充型能力三、影响充型能力的因素及提高充型能力的措施3浇注条件1）浇注温度对薄壁铸件或流动性差的合金，可以利用提高浇注温度改善充型能力；举例：铸钢：1520～1620

6、℃铝合金：680～780℃铸件壁厚/mm～44～1010～20〉150浇注温度/℃1450～13601430～13401400～13201280～1180152）充型压头液态金属在流动方向上所受的压力越大，充型能力就越好；采取措施：1)增加金属静压头h；2)其它方式如压铸等；不良后果？§1-2液态金属的充型能力三、影响充型能力的因素及提高充型能力的措施3浇注条件3）浇注系统的结构16§1-2液态金属的充型能力三、影响充型能力的因素及提高充型能力的措施4铸件结构方面的因素1）折算厚度;l=V/S2）铸件的复杂程度（由铸件复杂程度所引起的压头损失∑h)17§1-3铸件的凝固一、铸件

7、的温度场1测定（热电偶）自动记录金属液注入型腔起至任意时刻铸件断面上各测温点的温度-时间关系曲线；18§1-3铸件的凝固一、铸件的温度场以温度为纵坐标，以离开铸件表面向中心的距离为横坐标，再将同一时刻各测温点的温度值分别标在相应点上，连接各标注点即得该时刻的温度场，以此类推2.铸件温度场的绘制方法19§1-3铸件的凝固二、影响铸件温度场的因素1金属性质1)金属的热扩散率αα铝合金是α铁碳合金的9～11倍，α高合金钢<<α普通碳钢2)结晶潜热L3)金属的凝固温度有色金属与黑色金属相比？20§1