四章节液态金属充型能力.ppt

金属成型理论基础 第四章 液态金属的充型能力 液态金属的充型能力的概念 液态金属的停止流动机理及充型能力的计算 影响充型能力的因素及提高充型能力的措施 金属成型理论基础 第一节 液态金属的充型能力的概念 一、充型能力的概念 二、流动性的概念 三、流动性和充型能力的关系 四、流动性式样 金属成型理论基础 1. 充型能力 液态合金充满铸型，并获得形状完整轮廓 清晰的铸件的能力，叫做液态合金的充型 能力。它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、 铸件形状等因素的影响，是各种因素的综 合反映。 金属成型理论基础 2. 流动性 流动性指液态金属本身的流动性能力，为 金属的铸造性能之一，与成分、温度、杂 质含量及其物理性质有关。 3. 流动性和充型能力的关系 流动性好则充型能力强；反之，则充型能 力差。流动性是确定条件下的充型能力； 合金一定，流动性一定，但可以通过改变 外部条件提高充型能力。 金属成型理论基础 衡量金属或合金的流动 性，常用螺旋形式样浇 铸后得到的长度制来衡 量。 1- 浇口杯； 2- 低坝； 3- 直浇道； 4- 螺旋试样； 5- 高坝； 6- 溢流道； 7- 全压井 4. 流动性式样 金属成型理论基础 第二节 液态金属的停止流动机理及充型能 力的计算 一 液态金属的停止流动机理 二 液态金属充型能力的计算 金属成型理论基础 一、液态金属的停止流动机理 1. 纯金属、共晶成分合金和结晶范围很窄的合金： 金属成型理论基础 2. 结晶范围很宽的合金： 金属成型理论基础 二、液态金属的充型能力的计算 假设某成分合金浇注一棒形试 样，充型能力 l=vτ v ：静压头 H 作用下液态金属 在型腔中的平均流速。 τ ：液态金属进入型腔到停止 流动的时间 ≈ τ 浇 V=μ(2gh) 1/2 H ：液态金属静压头 μ ： 流量消耗系数 金属成型理论基础 1. 设：宽结晶温度范围的合金，当液流前端阻塞区 Δ x 的固相量达到某一临界值时，流动停止。 作以下假设： ①铸型与液体金属接触表面的温度； ②液态金属在型腔中以等速流动； ③液流横断面上各点温度是均匀的； ④热量按垂直于型壁的方向传导，液流表面无热 辐射，沿液流方向无对流。 τ = τ ′+ τ ″ τ ′：（ τ 0 ∽ τ L ）：金属从初始温度 t 浇 至 t L τ ″：（ τ L ∽ τ 停 ）：液流前端的固相量 n 达 到临界值（ n=k ），流动停止。 金属成型理论基础 第一阶段： τ′ 取距液流端部 Δx 的 dx 元段 α （ t-t 型 ） ds·dτ= - dvρ 1 c 1 dt t ： dx 元段的金属温度 t 型 ： 铸型的初始温度 ds ：元段与铸型相接触的表面积 τ ：时间 dv ：元段的体积 ρ 1 ：液态金属的密度 c 1 ：液态金属的比热容 J/kg· ℃ α ：换热系数 J/ ℃ · s· m 2 =W/ ℃ · m 2 金属成型理论基础 P F Pdx Fdx ds dv ? ? F: 试样的断面积 P: 断面积 F 的周长 ） 型 t t dt c P ? ? ? ? ( F d 1 1 ? ? ? 初始条件： t=t 浇 时， τ （在液态金属流到 Δx 前端时，仍 为浇注温度） =Δx/v ； t=t L 时， τ= τ′ 金属成型理论基础 v x t - t ln P c F c c t - t ln P c F v x c t - t ln P c F 1 1 1 1 1 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ） （ ） （ ） （ 型 型 浇 型 ? ? ? ? ? ? ? v x t t ln P c F t t ln P c F 1 1 L 1 1 ? ? ? ? ? ? ） （ ） （ 型 浇