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1、第一节金属液态成形原理一液态合金的充型能力充型:液态合金填充铸型的过程.充型能力:液态合金充满铸型型腔,获得形状完整,轮廓清晰的铸件的能力若充型能力不足，易产生:1）浇不足:不能得到完整的零件.2）冷隔:没有完整融合的缝隙或凹坑,机械性能下降.一）合金的流动性合金流动性:是指熔融金属(液态金属)本身的流动能力，是金属本身的属性。1测定流动性的方法:以螺旋形试件的长度来测定:如灰口铁:浇铸温度1300℃，试件长1800mm.铸钢:1600℃，100mm．出气口浇口杯2影响流动性的因素主要是化学成分:1)纯金属流动性好:一定温度下结晶,凝固
2、层表面平滑,对液流阻力小；2)共晶成分流动性好:恒温凝固,固体层表面光滑,且熔点低,过热度大；3)非共晶成分流动性差:结晶在一定温度范围内进行,初生树枝状晶阻碍液流。常用铸造合金中，铸铁的流动性最好，铸钢的流动性最差。不同成分合金流动性逐层凝固（好）糊状凝固（差）铁碳合金流动性与相图关系碳钢铸铁※结晶温度范围越窄，流动性越好。（过热度）碳钢随着结晶温度范围的增加而流动性变差；亚共晶铸铁随含碳量的增加流动性提高。3流动性对铸件质量影响1)流动性好,易于浇出轮廓清晰,薄而复杂的铸件.2)流动性好,有利于液态金属中的非金属夹杂物和气体上浮,排
3、除.3)流动性好,易于对液态金属在凝固中产生的收缩进行补缩.因此，合金流动性好能有效防止铸件出现冷隔、浇不足、气孔、夹渣、缩孔等缺陷。二)浇注条件1浇注温度:t↑合金粘度下降,过热度高.合金在铸件中保持流动的时间长,∴t↑提高充型能力.但过高,易产生缩孔,粘砂,气孔等,故不宜过高2充型压力:液态合金在流动方向上所受的压力↑充型能力↑如砂形铸造---直浇道,静压力.压力铸造,离心铸造等充型压力高.三)铸型条件1铸型导热能力:导热↑金属降温快,充↓如金属型2铸型温度:t↑充↑如金属型预热3铸型中气体:排气能力↑充↑减少气体来源,提高透气性。
4、少量气体在铸型与金属液之间形成一层气膜,减少流动阻力,有利于充型.4铸型结构:若不合理,如铸型壁厚小,直浇口低,浇口小等 充↓.2铸件复杂程度：铸件结构复杂，流动阻力大，铸型的充填就困难。四)铸件结构条件1折算厚度：折算厚度也叫当量厚度或铸件模数，为铸件体积与表面积之比。折算厚度大，热量散失慢，充型能力就好；折算厚度越小则越不易充满。在设计铸件结构时，铸件的壁厚必须大于规定的最小允许壁厚值。铸件的最小允许壁厚：二铸件的凝固和收缩一）铸件的凝固1铸件的温度场(梯度)及凝固区域:1)铸件的温度场(梯度):铸件横断面上(截面上)的温度分布曲线
5、.2)铸件的凝固区域:铸件凝固过程中,其断面上一般分为三个区:1—固相区2—凝固区3—液相区2凝固方式:对凝固区影响较大的是凝固区的宽窄,依此划分凝固方式。1)逐层凝固:纯金属,共晶成分合金在凝固过程中没有凝固区,断面液,固两相由一条界限清楚分开,随温度下降,固相层不断增加,液相层不断减少,直达中心。2)糊状凝固合金结晶温度范围很宽或温度梯度很小的铸件,在凝固某段时间内,铸件表面不存在固体层,凝固区贯穿整个断面,先糊状,后固化.故3)中间凝固大多数合金的凝固介于逐层凝固和糊状凝固之间.铸件的温度梯度,凝固区域及凝固方式（a）纯金属及共晶
6、合金（b）其他成分合金铸件的温度场及某瞬间的凝固区域1）铸件温度场2）铸件的凝固区域铸件横断面温度分布曲线液相区凝固区固相区铸件的凝固方式1)逐层凝固纯金属和共晶成份的合金，结晶温度是一固定值。凝固过程由表面向中心逐步进行。合金结晶温度范围很小，或铸件断面的凝固区域很窄，也属于逐层凝固方式。有良好的充型能力和补缩条件。温度表层中心固液铸件的凝固方式2)糊状凝固结晶温度范围很宽的合金，从铸件的表面至心部都是固液两相混存。铸件断面上布满小晶体，将金属液分割开，致充型和补缩能力变差。温度表层中心固液铸件的凝固方式3)中间凝固大多数合金属于这种
7、方式。温度表层中心固液决定凝固方式的因素：（1）结晶温度范围（2）铸件断面温度场分布变化3影响铸件凝固方式的因素1)合金的结晶温度范围范围小:凝固区窄,愈倾向于逐层凝固如:砂型铸造,铸铁,低碳钢逐层凝固,高碳钢糊状凝固2)铸件的温度梯度合金结晶温度范围一定时,凝固区宽度取决于铸件内外层的温度梯度.温度梯度愈小,凝固区愈宽.(内外温差大,冷却快,凝固区窄)二）合金的收缩液态合金从浇注温度至凝固冷却到室温的过程中,体积和尺寸减少的现象---.是铸件许多缺陷(缩孔,缩松,裂纹,变形,残余应力)产生的基本原因.1收缩的几个阶段1)液态收缩（T浇
8、—T液）:从金属液浇入铸型到开始凝固之前.液态收缩减少的体积与浇注温度至开始凝固的温度的温差成正比.2)凝固收缩（T液—T固）:从凝固开始到凝固完毕.同一类合金,凝固温度范围大者,凝固体积收缩率大.如:35
