第1章 液态金属的充型能力9.3要点

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R R=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.
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。 螺旋试样
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。
重点：区别流动性和充型能力是两个不同的概念
1.4.1 流动性与充型能力的基本概念
• 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.
1.4.2 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； （5）铸型的温度； （6）铸型的涂料层； （7）铸型的发气性和透气性。
铸铁的结晶温度范围一般都比铸钢的宽，但铸铁 的流动性却比铸钢的好。这是由于铸钢的熔点高， 钢液的过热度一般都比铸铁的小，维持液态的流 动时间就要短；另外，由于钢液的温度高，在铸 型中散热速度大，很快就析出一定数量的枝晶， 使钢液失去流动能力。 高碳钢的结晶温度范围虽然比低碳钢的宽，但是， 由于液相线温度低，容易过热，所以实际流动性 并不比低碳钢差。
合金成分对流动性的影响
Ｆｅ-Ｃ合金流动性与成分的关系
在过热度相同时：纯铁的流动性好，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，越接近共晶成分，流动性越好，共 晶成分铸铁的流动性最好。这是因为含碳量越低，结 晶温度范围越宽，初生奥氏体枝晶就越发达，数量不 多的奥氏休枝晶，即足以阻塞液流的流动。共晶铸铁 的结晶组织比较细小，凝固层的走向平整，流动阻力 小，而且共晶成分铁液浇注温度低，向铸型散热慢， 流动时间也较长，所以流动性最好。碳量增加时，亚 共晶铸铁的液相线温度下降，在相同的浇注温度下， 铁液的流动性随碳量增加而迅速提高。
• 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。
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
1.4.1 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。 不同金属和不同铸造方法铸造的铸件的最小壁厚
合金成分对流动性的影响
温度（℃） 浇口杯 出气口 30 0 20 0 10 0 0 80 60 40 20 0
种类 灰铸铁
铸钢 铸 砂 型 件 最 小 壁 厚 （mm） 壳 型 压 铸 金 属 型 熔模铸造
3
4
>4
8-10
0.4-0.8
0.5-1.0
0.8-1.5
2.5
---
铝合金
3
3-4
--
--
0.6-0.8
1.4 液态金属的流动性与充型能力
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 结构等因素的影响，使各种因素的综合反Biblioteka Baidu。
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。
1.4 液态金属的流动性与充型能力
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. 本节主要内容
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。 螺旋试样 • 流动性试样的类型很多，如螺旋形、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。