《材料成型工艺学 上》教学课件：1 金属液态成形工艺原理.ppt

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1、金属液态成形过程铸件性能：合金性能铸型性能工艺控制凝固方式：重力场凝固非重力场凝固压力铸造离心铸造挤压铸造电磁场快速凝固金属液态成形过程铸型种类：砂型金属型陶瓷型石膏型壳型三、金属液态成形工艺的新技术快速成形技术精确成形技术半固态铸造、喷铸技术、复合材料铸造及复合铸造液态成形工装模具CAD/CAM一体化液态成形过程宏观模拟及工艺优化铸件组织微观模拟及性能寿命预测铸件电子商务绿色铸造围棋人机大战统计第二章金属液态成形工艺原理§2.1液态金属充型过程的水力学特点液体金属充满铸型型腔的过程称为充型过程。§2.1液态金属充型过程的水力学特点液体金属充满铸型型腔的过程

2、称为充型过程。液体金属充满铸型型腔的过程称为充型过程。§2.1液态金属充型过程的水力学特点液体金属充满铸型型腔的过程称为充型过程。在充型异常的条件下会产生液态金属成形过程的一些缺陷：浇不足、冷隔、砂眼、抬箱、侵入性气孔、夹砂结疤充型过程存在：热作用机械冲击冲刷物理化学反应研究液态金属充型过程的运动规律和特性非常必要。§2.1液态金属充型过程的水力学特点研究方法：研究液态金属充型过程的运动规律和特性非常必要。物理模拟计算机数值模拟工业试验经验总结§2.1液态金属充型过程的水力学特点液态金属中存在夹杂物（固相）和气体（气相）1、多相黏性流动夹杂物（非金属化合物）

3、：（尺寸<50μm）氧化物——Al2O3,SiO2,MnO,FeO,TiO2,MgO等氮化物——AlN,ZrN,TiN等硫化物——Ni3S2,CeS,Cu2S等气体：（总量<4X10-4%）CO,CO2,H2,N2,O2等例如连铸的钢水中：§2.1液态金属充型过程的水力学特点金属由固态转变成液态，金属键被部分破坏，原子之间仍然保持一定的结合力，因此液态金属在流动过程中有内摩擦阻力，呈现粘性流动的水利学特点。影响因素：温度合金成分金属液纯净度1、多相黏性流动§2.1液态金属充型过程的水力学特点充型过程中液态金属的流速、流态在不断变化。2、非稳定流动流路截面变化

4、流路方向变化流路温度变化§2.1液态金属充型过程的水力学特点2、非稳定流动流路截面变化流路方向变化流路温度变化§2.1液态金属充型过程的水力学特点2、非稳定流动流路截面变化流路方向变化流路温度变化§2.1液态金属充型过程的水力学特点3、紊流流动液体的流动可分为层流和紊流两种状态，并可用雷诺数Re来判断。（流速×管路直径/流体运动粘度）Re临=2300大于Re临为紊流小于Re临为层流例如，某钢种在连铸工艺过程中结晶器的管道直径为0.15m，如果结晶器有电磁搅拌的条件下钢水的平均旋转周向速度为0.12m/s，浇注温度为1535℃，运动粘度为0.407×10-6m

5、2/s，计算出：对于某些合金，在浇注温度下（高于液相线温度50~100℃）有：铸件材质铸铁铸钢铝合金γ（m2/s）0.55×10-60.4×10-60.6×10-6在浇注系统中，即使D很小（如取0.4cm），在保证充型的最低流速下，其雷诺数也大于Re临。所以：金属液在浇注系统中的流动为紊流流动。又由于浇注系统流路回转，使紊流程度加重。§2.1液态金属充型过程的水力学特点4、在“多孔管”中流动浇注系统及铸型的型腔都具有一定的透气性§2.1液态金属充型过程的水力学特点综上所述液态金属在充型过程中的水力学特点与理想液体相比有明显的区别。但是，液态金属在充型时间较短

6、的过程中，一些水力学的规律在一定程度上也适用于液态金属的流动过程。§2.2液态金属充型过程的水力学计算一、浇注系统的结构§2.2液态金属充型过程的水力学计算一、浇注系统的结构浇注系统：引导金属液进入和充满型腔的一系列通道。§2.2液态金属充型过程的水力学计算一、浇注系统的结构浇注系统：引导金属液进入和充满型腔的一系列通道。§2.2液态金属充型过程的水力学计算一、浇注系统的结构浇口杯直浇道横浇道直浇道窝内浇道浇注系统的构成（基本组元）：§2.2液态金属充型过程的水力学计算连续铸钢浇注系统的构成：一、浇注系统的结构§2.2液态金属充型过程的水力学计算连续铸钢浇注

7、系统的构成：钢水包长水口中间包浸入式水口结晶器一、浇注系统的结构一、浇注系统的结构根据浇注系统基本组元截面积比例关系分为：开放式浇注系统F直F横>F内半封闭式浇注系统F直F内（F直>F内）封闭开放式浇注系统F直>F横

8、要有合适的截面积。§2.2液态金属充型过程的水力学计