金属液态成型基础作业

金属液态成型基础作业
1、试述液态金属的充型能力和流动性之间在概念上的区别，并举例说明。

答：
? 液态金属的填充能力：
充满铸型型腔，获得形状完整轮廓清晰的铸件能力。

影响因素：金属液的流动能力、模具性能、铸造条件和铸件结构。

？流动性：
液态金属本身的流动能力，与金属本身有关：成分，温度，杂质物理性质。

其流动性是确定的，但填充能力不高。

它可以通过改变一些因素来改变。

流动性是指
在特定条件下的填充能力。

11、四类因素中，在一般条件下，哪些是可以控制的？哪些是不可控的？提高浇
铸造温度会带来什么副作用？
答：一般条件下：合金与铸件结构不可控制，而铸型和浇铸条件可以控制，
铸造温度过高，容易使金属严重吸入氧化，达不到预期效果。

3试述液态金属充型能力与流动性间的联系和区别，并分析充型能力与流动性的影响
因素。

答：(1)液态金属充型能力与流动性间的联系和区别
液态金属填充型腔并获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，即液态金属填充型腔的
能力，简称液态金属填充能力。

液态金属本身的流动性称为“流动性”，这是液态金属的
工艺特性之一。

液态金属的充型能力首先取决于金属本身的流动能力，还受外部条件的影响，如模具性能、浇注条件、铸件结构等因素。

它是各种因素的综合反映。

在工程应用和
研究中，通常是在相同的条件下（如相同的模具性能、浇注系统、浇注过程中控制相同的
合金液过热度等）浇注各种合金的流动性试样，合金的流动性用试样的长度表示，合金的
填充能力由测量的合金流动性表示。

因此，可以认为合金的流动性是一定条件下的填充能力。

对于同一种合金，还可以通过流动性试样研究各种铸造工艺因素对其充型能力的影响。

（2）充填量和流动性的影响因素
①合金的化学成分决定了结晶温度范围，与流动性之间存在一定的规律。

一般来说，在流动性曲线上，纯金属、共晶成分和金属间化合物对应的位置流动性最好，流动性随结晶温度范围的增加而降低，在最大结晶温度范围内流动性最差，即，随着
结晶温度范围的增加，填充能力越来越差。

对于由纯金属、共晶和金属间化合物组成的合金，在固定的凝固温度下，凝固的固体层逐渐从表面向内部推进。

固体层内表面相对光滑，对液体的流动阻力小，合金液流动时间长，流动性好，充型能力强。

当晶化温度范围较宽
的合金在型腔中流动时，在已形成的枝晶与未凝固的液体混合的截面上存在两相区，液态金属的流动性差，填充能力差。

② 结晶潜热。

对于纯金属、共晶和金属间化合物成分的合金，在一般的浇注条件下，放出的潜热越多，凝固过程进行的越慢，流动性越好，充型能力越强；而对于宽结晶温度范围的合金，由于潜热放出15~20%以后，晶粒就连成网络而停止流动，潜热对充型能力影响不大。

但也有例外的
由于硅晶体的潜热是铝的4倍以上，由于潜热的影响，铝硅合金的最佳流动性不在共晶成分处。

③ 金属的比热
密度和导热系数比热和密度较大的合金，含的热量较多，保持液态的时间长，流动性好；导热系数小，热量散失慢，保持液态时间长，流动性好。

④ 液态金属的粘度
粘度对层流流动的流速影响较大，对紊流流动的流速影响不大。

浇注系统或型腔中的流动，基木是紊流流动，粘度对流动性的影响不明显。

⑤浇注温度
液态金属温度越高，其流动性越好，填充能力越强
4.凝固方式及其影响因素
金属的凝固模式一般分为三种：逐层凝固模式、体积凝固模式（或膏体凝固模式）和中间凝固模式。

在凝固过程中铸件断面上的凝固区域宽度为零，固体和液体由一条界线（凝固前沿）清楚地分开。

随着温度的下降，固体层不断加厚，逐步达到铸件中心。

这种情况为逐层凝固方式。

铸件凝固的某一段时间内，其凝固区域几乎贯穿整个铸件断面时，则在凝固区域里既有已结晶的晶体，也有未凝固的液体，这种情况为体积凝固方式或称糊状凝固方式。

铸件断面上的凝固区域宽度介于前两者之间时，称中间凝固方式。

凝固模式取决于凝固区的宽度，凝固区的宽度取决于合金的结晶温度范围和冷却强度（温度梯度）。

结晶温度范围越宽，温度梯度越小，越倾向于体积凝固。

5.金属凝固方式与铸件质量的关系
逐层凝固，凝固前沿与液态金属直接接触。

当液体凝固成固体且体积缩小时，液体可以不断补充，因此分散收缩的趋势非常小，但在铸件的最后凝固部分留下集中的缩孔。

由于集中缩孔容易消除，一般认为这种合金具有良好的补缩性能。

中心线收缩发生在板或杆铸件中。

在这类铸件的凝固过程中，当缩孔堵塞，出现晶间裂纹时，也很容易得到液态金属的填充来修复裂纹。

体积凝固方式：凝固区域较宽，容易形成粗等轴枝晶组织，枝晶发达。

当粗等轴枝晶相互连接（固相约为70%）时，凝固的液态金属将被分成相互不连通的溶液池，最终在铸件中形成分散的缩孔，即缩松。

对于这种铸件，使用普通冒口很难消除
缩松，通常需要采取其他辅助措施来提高铸件的致密性。

由于粗等轴晶粒早期连接成骨架，铸件中很容易产生热裂纹。

这是因为等轴晶越粗，高温强度越低；此外，当出现晶间裂纹时，液态金属无法填充以修复它们。

如果这种合金在填充过程中凝固，其填充性能也很差。

5.什么是定向凝固原则和同时凝固原则？如何保证铸件按规定凝固方式进行凝固？
答：定向凝固（也称为顺序凝固）是在铸件可能出现缩孔的较厚部分放置冒口，并在
远离冒口的部分放置冷铁，以便铸件上远离冒口的部分先凝固，靠近冒口的部分随后凝固。

同时，凝固是从工艺上采取各种措施，使铸件各部分之间的温差最小化，从而实现各部分
的凝固
几乎同时凝固的方法。

控制铸件凝固方式的方法有：（1）正确布置浇注系统的前沿位置，控制铸件的浇注
温度、浇注速度和凝固位置；（2）采用冒口和冷铁；（3）改变铸件的结构；（4）使
用具有不同蓄热系数的建模材料。

10.试确定如下两种铸件的凝固时间（均为无过热注入砂型）。

⑴厚度为100mm的板
型铸件。

⑵直径为100mm的球型铸件。

⑶比较计算结果并讨论之。

答：
? 1.r1？1002? 50毫米？0.05米？3k？5.04? 10，?? 2rk22？0.052? 32? 5.04? 10?
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?16.7?10?3?2???5.04?10?3??3?
? 1.2.98.410.98? 8.96? 由于9倍转换厚度的差异，凝固时间变化很大。

这两种形
状不同，因此。