物理液态成形中的流动与传热.pptxVIP

第1页/共78页物理液态成形中的流动与传热第2页/共78页第二章 液态成形中的流动与传热流动性与充型能力凝固过程中的液体流动凝固过程中的热量传输铸件的凝固时间第3页/共78页第一节 液态金属流动性与充型能力一、 液态金属充型能力的基本概念二、液态金属停止流动机理三、 影响充型能力的因素第4页/共78页液态金属充型能力 液态金属充满铸型型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，即液态金属充填铸型的能力，是设计浇注系统的重要依据之一； 充型能力弱，则可能产生浇不足、冷隔、砂眼，以及卷入性气孔、夹砂等缺陷。第5页/共78页 液态金属的充型能力取决于：内因 —— 金属本身的流动性(流动能力)外因 —— 铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响，是各种因素的综合反映。 表2-1不同金属和不同铸造方法的铸件最小壁厚金属种类铸 件 最 小 壁 厚 （mm）砂 型金 属 型熔模铸造壳 型压 铸灰 铸 铁340.4-0.80.8-1.5--铸 钢48-100.5-1.02.5--铝 合 金33-4----0.6-0.8第6页/共78页合金的螺旋形流动性实验在相同的条件下浇注各种合金的流动性试样，以试样的长度表示该合金的流动性，并以所测得的合金流动性表示合金的充型能力。1.浇口杯, 2.低坝, 3.直浇道, 4. 螺旋5. 高坝, 6.溢流道, 7.全压井第7页/共78页液态金属停止流动机理与充型能力前端析出15~20％的固相量时，流动就停止。 充型能力强图2-2 纯金属、共晶成分合金及结晶温度 图2-3宽结晶温度合金停止 很窄的合金停止流动机理示意图 流动机理示意图第8页/共78页第9页/共78页影响充型能力的因素1. 金属性质方面的因素（流动性的高低）2. 铸型性质方面的因素3. 浇注条件方面的因素1. 金属性质方面的因素第10页/共78页纯金属、共晶和金属间化合物成分的合金：在固定的凝固温度下，已凝固的固相层由表面逐步向内部推进，固相层内表面比较光滑，对液体的流动阻力小，合金液流动时间长，所以流动性好，具有宽结晶温度范围的合金流动性不好；第11页/共78页合金液的比热、密度越大，导热系数越小, 停止流动前的时间越长，充型能力越好；合金液的粘度，在充型过程前期（属紊流）对流动性的影响较小，而在充型过程后期凝固中（属层流）对流动性影响较大。结晶潜热（约为液态金属热量的85~90%）：对于纯金属、共晶和金属间化合物成分的合金，放出的潜热越多，凝固过程进行的越慢，流动性越好，因此潜热的影响较大，对于宽结晶温度范围的合金潜热对流动性影响不大。第12页/共78页表面张力的影响。造型材料不被金属液润湿，液态金属在细薄处的液面凸起，表面张力产生一个指向液体内部的附加阻力，影响充填。表面张力对薄壁铸件或铸件的细薄部分、棱角的成形有影响。需增加一个附加压头h。 如果液态金属中有可溶解的氧化物，则湿润铸型，附加压力是负值，有利于充型。不利的一面是金属液会向铸型砂粒之间的孔隙渗透，造成粘砂。 2、铸型性质方面的因素：第13页/共78页铸型的蓄热系数 b2越大，铸型的激冷能力就越强，金属液于其中保持液态的时间就越短，充型能力下降。反之，则上升。金属型（铜、铸铁、铸钢等）的蓄热系数b2是砂型的十倍或数十倍以上，为了使金属型浇口和冒口中的金属液缓慢冷却，常在一般的涂料中加入b2很小的石棉粉。湿砂型的b2是干砂型的2倍左右，砂型的b2与造型材料的性质、型砂成分的配比、砂型的紧实度等因素有关。第14页/共78页铸型的温度 预热铸型，能减少金属与铸型的温差，从而提高其充型能力第15页/共78页3、浇注条件方面的因素 浇注温度越高、充型压头越大，则液态金属的充型能力越好； 浇注系统（直浇道、横浇道、内浇道）的复杂程度，铸件的壁厚与复杂程度等也会影响液态金属的充型能力。第16页/共78页图1-21 Fe-C合金流动性与成分的关系第17页/共78页第18页/共78页RDF 第一峰之下的积分面积即所谓配位数 N1 RDF= 4πr2ρog(r), atoms /?（ r, ?第19页/共78页CrystalMatter StructureTypeTm(K)Vm / Vs(%)Sm(J.K-1.mol-1)Nabcc3702.67.03Scbcc3022.66.95Febcc/fcc18093.67.61Alfcc9316.911.6Agfcc12343.519.16Cufcc13563.969.71Mghcp9242.959.71Znhcp6924.0810.7Sncomplex5052.413.8Gacomplex303-2.918