第3章_液态金属的充型能力9.3幻灯片.pptVIP

渣孔 本章结束 * 1.液态合金的充型能力与合金的流动性有何关系? 2.不同化学成分的合金为何流动性不同? 3.如何提高合金液的充填能力？ 思 考 题 浇注温度对亚共析钢流动有何影响？试分析其原因。 * * * * * * * * * 冷却能力强的铸型如金属型，不仅表现为单位体积吸收凝固合金热量大(即比热容值高)，而且表现为导热能力强。因此，凝固合金与金属铸型的界面得以维持较低的温度和高的温度梯度，导致合金液固两相区较窄，趋向于逐层凝固，如图2-40a。另一方面，使用冷却能力弱的铸型，如砂型，除吸热少(比热容值低外)，导热能力弱，使凝固合金砂型界面温度很快升高，接近于合金的熔点，结果使合金的液固两相区较宽，逐层凝固的特征不强。如前所述，合金凝固的温度范围大小也影响到凝固的方式。在合金内部温度梯度一样的条件下，凝固温度范围窄的合金，液固相线间距离较短，液固两相区窄，合金趋于逐层凝固。反之，合金则趋于糊状凝固，如图2-40b。 合金热导率对凝固方式也有影响。热导率大时，热流强度大，铸件内部温度梯度平缓，逐层凝固将不占主导地位。反之，热导率小时，铸件内部温度梯度大，凝固呈典型的逐层凝固特征，如图2-40c。影响凝固方式的另一个参数是合金本身的凝固温度。凝固合金的温度梯度可以表示成铸型和凝固合金间温度差的函数，显然，如果合金的凝固温度与铸型的温度相比，差别不是太大，合金中的温度梯度自然也不会很大，此时合金就倾向于糊状凝固。此外，合金的凝固温度还影响到铸型温度，合金凝固温度越高，铸型被加热的程度也越高。从另一个观点考虑，加热铸型的效果又与降低合金的凝固温度是等效的，如图2-40d。 * * * 2、结晶潜热 结晶潜热约占液态金属热含量的85-90％，但是，它对不同类型合金的流动性影响是不同的。 纯金属和共晶成分的合金在固定温度下凝固，在一般的浇注条件下，结晶潜热的作用能够发挥，是估计流动性的一个重要因素。凝固过程中释放的潜热越多，则凝固进行得越缓慢，流动性就越好。将具有相同过热度的纯金属浇入冷的金属型试样中，其流动性与结晶潜热相对应：Pb的流动性最差，Al的流动性最好，Zn、Sb、Cd、Sn依次居于中间。 对于结晶温度范围较宽的合金，散失一部分(约20％)潜热后，晶粒就连成网络而阻塞流动，大部分结晶潜热的作用不能发挥，所以对流动性影响不大。 结晶潜热 对于共晶和纯金属，能够发挥作用，结晶潜热越大，释放的热量越多，凝固越慢，流动性越好。 对于宽结晶温度范围的合金，散失部分潜热（20%）后，晶粒连成网络，大部分结晶潜热不能发挥作用，所以对流动性影响不大。 3、Al-Si合金流动性与成分的关系 原因 初生β相是比较规整的块状晶体，且具有较小的强度，不形成坚强的网络，能够以液固混合状态在液相线温度以下流动，结晶潜热的一发挥。 β相的结晶潜热为141×１０４Ｊ／kg,比α相约大三倍。 如图，和亚共晶合金对比，析出相同数量的固相时，过共晶合金具有较高的实际过热度。 由于较大的结晶潜热而使流动性在过共晶区继续增长的情况，据目前的资料，只有铸铁（石墨的潜热为383 ×１０４Ｊ／kg, Pb-Sb和Al-Si 合金。 3 金属的比热容、密度和导热系数 比热容和密度较大的合金，因其本身含有较多的热量，在相同的过热度下，保持液态的时间长，流动性好。 导热系数小的合金，热量散失慢，保持流动的时间长；导热系数小，在凝固期间液固并存的两相区小，流动阻力小，故流动性好。 4 液态金属的粘度 根据水力学分析，粘度对层流运动的流速影响较大，对紊流运动的流速影响较小。实际测得，金属液在浇注系统中或在试样中的流速，除停止流动前的阶段外都大于临界速度，是紊流运动。在这种情况下，粘度对流动性的影响不明显。 液态金属的粘度 粘度 粘度大，内摩擦力大，降低流速，减小流动性。正常浇注时，呈紊流状态，粘度影响小，在充型后期温度降低，粘度增加，转变为层流时，才有较大的影响。 5表面张力 造型材料一般不被液态金属润湿，即润湿角?＞90°。故液态金属在铸型细簿部分的液面是凸起的，而由表面张力产生一个指向液体内部的附加压力，阻碍对该部分的充填。所以，表面张力对薄壁铸件、铸件的细簿部分和棱角的成形有影响。型腔越细薄，棱角的曲率半径越小，表面张力的影响则越大。为克服附加压力的阻碍，必须在正常的充型压头上增加一个附加压头h，其值可从下面的例中得到一个概念。