第2章 液态金属的充型能力

搅拌或电磁搅拌，可大大改进合金的表观粘度）
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2、铸型性质方面的因素
铸型的蓄热系数
砂成分的配比、砂型的紧实度等因素有关。
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表2-3 几种铸型材料的蓄热系数
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Al-Si合金，最好流动性并不在 共晶成分Si12.6%处，而是 在含Si量为16~20%左右。 这是因为Si晶体结晶潜热为 180.7×104J/kg，为αAl(38.9×104J/kg)的4倍以上， 而且，过共晶成分Al-Si合金 的初生块状Si强度较低，不 容易形成坚固的枝晶网络， 结晶潜热的作用得以发挥。
常与金属液的润湿角大于90o，型腔内薄壁和棱角处合 金液形成凸面，表面张力的附加力指向液体内部，阻碍 金属液对型腔细薄、棱角部位的填充)
变质及孕育处理的影响
（Na及Sr变质处理都在不同程度上降低亚共晶和共 晶Al-Si合金液流动性；P对过共晶Al-Si 类似）
工艺条件对半固态金属浆料流动性的影响 （较宽结晶温度范围的合金，在半固态温度以机械
充型能力弱，则可能产生浇不足、冷隔、砂眼、
铁豆、抬箱，以及卷入性气孔、夹砂等缺陷。
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《材料成形基本原理》（第Baidu Nhomakorabea版） 液态金属的充型能力取决于：
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内因 —— 金属本身的流动性
外因 —— 铸型性质、浇注条件、铸件结构等 因素的影响，是各种因素的综合反映。
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1. 金属性质方面的因素 成分 结晶温度范围的影响
纯金属、共晶和金属间化合物成分的合金：在固 定的凝固温度下，已凝固的固相层由表面逐步向
内部推进，固相层内表面比较光滑，对液体的流
动阻力小，合金液流动时间长，所以流动性好
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影响充型能力的因素
1. 金属性质方面的因素 （流动性的高低） 2. 铸型性质方面的因素
3. 浇注条件方面的因素 4. 铸件结构因素
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1. 金属性质方面的因素
结晶温度范围的影响 结晶潜热、比热、密度的影响 金属其它因素的作用
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金属液流动性概念
与充型过程有关的另一概念称为流动性——充型过程金属
液本身的流动能力。
流动性好的铸造合金充型能力强，反之亦然； 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夹杂的铸件；
金属的流动性好，有利于铸件在凝固期间可能产生的缩 孔得到金属液的补缩； 金属的流动性好，凝固末期收缩受阻而出现的热裂得到液 态金属的弥合
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合金的螺旋形流动性实验
在相同的条件下浇注各 种合金的流动性试样， 以试样的长度表示该合
金的流动性，并以所测
得的合金流动性表示合
金的充型能力。
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3、浇注条件方面的因素
浇注温度越高、充型压 头越大，则液态金属的充 型能力越好； 浇注系统（直浇道、横
浇道、内浇道）的复杂程
度，铸件的壁厚与复杂程 度等也会影响液态金属的 充型能力。
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图1-21 Fe-C合金流动性与成分的关系
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《材料成形基本原理》（第3版） 金属液粘度的影响（充型后期）
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金 属 其 它 因 素 的 作 用
（液态金属的粘度与成分、温度、固相微粒的含量 等相关)
金属液表面张力的影响
（降低金属表面张力可提高金属液的流动性：铸型通
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液态金属停止流动机理与充型能力
前端析出15~20％的固相量 时，流动就停止。
充型能力强
纯金属、共晶成分合金及结晶温度 很窄的合金停止流动机理示意图 宽结晶温度合金停止 流动机理示意图
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具有宽结晶温度范围的合金：流动性不好；
例：Fe-C合金流动性与成分的关系
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合金液的比热、密度越大，导热系数越小, 充型 能力越好； 结晶潜热（约为液态金属热量的85~90%）：
对于纯金属、共晶和金属间化合物成分的合金，放
越短，充型能力下降。
b2
2 c2 2
b2越大，铸型的激冷能力就越强，金属液于其中保持液态的时间就
金属型（铜、铸铁、铸钢等）的蓄热系数b2是砂型的十倍或数十倍
以上，为了使金属型浇口和冒口中的金属液缓慢冷却，常在一般的 涂料中加入b2很小的石棉粉。
湿砂型的b2是干砂型的2倍左右，砂型的b2与造型材料的性质、型
《材料成形基本原理》(3Ed-2016)
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课件编制: 上篇 祖方遒 李萌盛
下篇 陈文琳
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第2章 液态金属的充型能力
2.1 液态金属充型能力的基本概念 2.2 液态金属停止流动机理与充型能力
表2-1 不同金属和不同铸造方法的铸件最小壁厚
金属种类 灰 铸 铁 铸 砂 3 型 件 >4 最 小 壁 厚 （mm） 壳 型 压 -铸 0.8-1.5
金 属 型
熔模铸造 0.4-0.8
铸
钢
4
3
8-10
3-4
0.5-1.0
--
2.5
--
-0.6-0.8
铝 合 金
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出的潜热越多，凝固过程进行的越慢，流动性越好， 因此潜热的影响较大； 对于宽结晶温度范围的合金潜热对流动性影响较小： 因固相比较少时液流前端就形成骨架而停止流动
其它举例：Al-Si、Al-Mg、铸铁等
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2.3 影响充型能力的因素
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液态金属充型能力概念
液态金属充型能力：在充型过程中，液态金属 充满铸型型腔，获得形状完整、尺寸精确、轮廓
清晰的铸件的能力。也可简称为充型能力。
充型能力是设计浇注系统的重要依据之一。
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流动性与充型能力的关系：
流动性是决定充型能力的内在因素，而充型能力还取决 于其它外界因素，充型能力是内因和外因的共同结果。
通常，在相同的外界条件下浇注各种合金的流动性试样， 以试样的长度表示该合金的流动性，并以所测得的合金 流动性表示合金的充型能力。因此可以认为：合金液流 动性是确定条件下的充型能力。 对于同一种合金，也可以用流动性试样研究各铸造工艺 因素对其充型能力的影响。