液態(tài)金屬的流動(dòng)性及充型能力

《液態(tài)金屬的流動(dòng)性及充型能力》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、液態(tài)金屬的流動(dòng)性及充型能力液態(tài)金屬充填過(guò)程是鑄件形成的第一階段，鑄件的許多缺陷是在這個(gè)過(guò)程中形成的。為了獲得優(yōu)質(zhì)健全的鑄件，必須掌握和控制這個(gè)過(guò)程。為此，研究液態(tài)金屬充滿鑄型的能力，以便得到形狀完整、輪廓清晰的鑄件，防止在充型階段產(chǎn)生缺陷一、充型的概念液態(tài)合金充滿型腔，形成輪廓清晰、形狀完整的優(yōu)質(zhì)鑄件的能力，稱(chēng)為液態(tài)合金的流動(dòng)性又叫做充型能力。液態(tài)合金的流動(dòng)性愈好，不僅易于鑄造出輪廓清晰，薄而形狀復(fù)雜的鑄件，而且有助于液態(tài)合金在鑄型中收縮時(shí)得到補(bǔ)充，有利于液態(tài)合金中的氣體及非金屬夾雜物上浮與排除。若流動(dòng)性不好，則易使鑄件產(chǎn)生澆不足、冷隔、氣孔、夾渣和縮松等缺陷液態(tài)金屬充填鑄型是

2、一個(gè)復(fù)雜的物理、化學(xué)和流體力學(xué)問(wèn)題，涉及到金屬液的各種性質(zhì)，如密度、黏度、表面張力、氧化性、氧化物的性質(zhì)及潤(rùn)濕性等。充型能力的大小影響鑄件的成型，充型能力較差的合金難以獲得大型、薄壁、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的健全鑄件而良好的流動(dòng)性能使鑄件在凝固期間產(chǎn)生的縮孔得到液態(tài)金屬的補(bǔ)充，鑄件在凝固末期受阻出現(xiàn)的熱裂可以得到液態(tài)金屬的充填而彌合，有利于防止缺陷產(chǎn)生液態(tài)合金流動(dòng)性的好壞，通常以螺旋形流動(dòng)性試樣的長(zhǎng)度來(lái)衡量。如圖2-3所示，將液態(tài)合金注入螺旋形試樣鑄型中，冷凝后，測(cè)出其螺旋線長(zhǎng)度。為便于測(cè)量，在標(biāo)準(zhǔn)試樣上每隔50mm作出凸點(diǎn)標(biāo)記，在相同的澆注工藝條件下，測(cè)得的螺旋線長(zhǎng)度越長(zhǎng)，合金的流動(dòng)性越好

3、。常用合金的流動(dòng)性如表2-1所示。其中，灰鑄鐵、硅黃銅的流動(dòng)性最好，鋁合金次之，鑄鋼最差通常，流動(dòng)性好的合金，充型能力強(qiáng);流動(dòng)性差的合金，充型能力差，在實(shí)際的鑄造生產(chǎn)中，可以通過(guò)改善外界條件來(lái)提高其充型能力，根據(jù)鑄件的要求及合金的充型能力采取相應(yīng)的工藝措施以獲得健全的優(yōu)質(zhì)鑄件。一、影響充型能力的因素影響充型的因素是通過(guò)兩個(gè)途徑發(fā)生作用的:一是影響金屬與鑄型之間的熱交換條件，從而改變金屬液的流動(dòng)時(shí)間；二是影響液態(tài)金屬在鑄型中的水力學(xué)條件，從而改變金屬液的流速。影響液態(tài)金屬充型的因素很多，可以歸納為四類(lèi):①第一類(lèi)因素，屬于金屬性質(zhì)方面的，主要有金屬的密度、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、結(jié)晶潛熱、

4、動(dòng)力黏度、表面張力及結(jié)晶特點(diǎn)等。不同的合金，其流動(dòng)性有很大差異，對(duì)同種合金而言，化學(xué)成分不同，其流動(dòng)性也不同。當(dāng)熔化至液相線以上相同溫度時(shí)，純金屬、共晶成分和化合物具有最大的充型能力，而位于結(jié)晶溫度間隔最大處的合金其充型能力最小。合金成分對(duì)流動(dòng)性的影響，主要是成分不同時(shí)，合金的結(jié)晶特點(diǎn)不同造成的。純金屬、共晶成分和化合物是在固定溫度下凝固的，已凝固的固體層從鑄件表面逐層向中心推進(jìn)，與尚未凝固的液體之間界面分明，且固體層內(nèi)表面比較平滑，對(duì)液體的流動(dòng)阻力小，即流動(dòng)速度大。另外，這幾類(lèi)合金在析出較多的固相時(shí)，才停止流動(dòng)，流動(dòng)的時(shí)間較長(zhǎng)，所以它們的流動(dòng)性好。具有寬結(jié)晶溫度范圍的合金在型

5、腔中流動(dòng)時(shí)，由于在鑄件斷面上既存在著發(fā)達(dá)的樹(shù)枝晶，又有未凝固的液體與固相混雜的兩相區(qū)，而且越靠近液流前端枝晶數(shù)量越多，所以當(dāng)液流前端枝晶數(shù)量達(dá)到臨界值時(shí)，金屬液就停止流動(dòng);合金的結(jié)晶溫度間隔越寬，兩相區(qū)就越寬，枝晶也就越發(fā)達(dá)，金屬液就越早地停止流動(dòng)，所以流動(dòng)性差。主要是由于樹(shù)枝晶使固體層內(nèi)表面粗糙，增加了對(duì)液態(tài)合金流動(dòng)的阻力。合金的結(jié)晶溫度范圍愈寬，則液固兩相共存的區(qū)域愈寬，液態(tài)合金的流動(dòng)阻力愈大，故流動(dòng)性愈差。顯然，合金成分愈接近共晶成分，流動(dòng)性愈好。圖2-4所示為Fe-C合金的流動(dòng)性與含C量的關(guān)系。由圖圖2-4可見(jiàn)，亞共晶鑄鐵隨含C量的增加，結(jié)晶溫度范圍減小，流動(dòng)性提高②第

6、二類(lèi)因素屬于鑄型性質(zhì)方面的主要有鑄型的蓄熱系數(shù)、密度、比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、溫度、涂料層和發(fā)氣性、透氣性等。鑄型的阻力影響金屬液的充填速度，鑄型與液態(tài)金屬的熱交換強(qiáng)度影響其流動(dòng)時(shí)間。因此，通過(guò)調(diào)整鑄型的熱物理性質(zhì)來(lái)改善金屬的充型能力往往能收到良好的效果。比如，預(yù)熱鑄型能減少金屬液與鑄型的溫度差，減少兩者的熱交換，從而提高其充型能力鑄型材料的導(dǎo)熱速度愈大，液態(tài)合金的冷卻速度愈快，從而使其流動(dòng)性變差。如液態(tài)合金在金屬型中的流動(dòng)性比在砂型中差;鑄件壁厚過(guò)小，形狀復(fù)雜，會(huì)增加液態(tài)合金的流動(dòng)阻力，也會(huì)降低合金的流動(dòng)性。因此，設(shè)計(jì)鑄件時(shí)，鑄件的壁厚必須大于規(guī)定的最小允許壁厚值，并力求形狀簡(jiǎn)單型砂

7、含水分多或鑄型透氣性差，會(huì)使?jié)沧r(shí)產(chǎn)生大量氣體且又不能及時(shí)排出，造成型腔內(nèi)氣體壓力增大，使液態(tài)合金流動(dòng)的阻力增加，從而降低合金的流動(dòng)性。因此，提高鑄型的透氣性，減少型砂的水分，多設(shè)出氣口等，有利于提高液態(tài)合金的流動(dòng)性當(dāng)鑄型具有一定的發(fā)氣能力時(shí)，在液態(tài)金屬和鑄型之間形成一層氣膜，減少流動(dòng)的摩擦力，有利于充型。根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究，濕砂型中加入小于6%的水和小于7%的煤粉時(shí)，液態(tài)金屬的充型能力提高，但水和煤粉含量過(guò)高時(shí)，充型能力則下降。水、煤粉和其他有機(jī)物含量過(guò)高時(shí)，液態(tài)金屬的冷卻速度加大，在金屬液的熱