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结晶 温度范畴减小
日期:2019-11-08    访问量:

  液态金属的流动性及充型能力 液态金属充填过程是铸件构成的第一阶段,铸件的很多缺陷是 正在这个过程中构成的。为了获得优良健全的铸件,必需控制和节制 这个过程。为此,研究液态金属充满铸型的能力,以便获得外形完 整、轮廓清晰的铸件,防止正在充型阶段发生缺陷 一、 充型的概念 液态合金充满型腔,构成轮廓清晰、外形完整的优良铸件的能 力,称为液态合金的流动性又叫做充型能力。液态合金的流动性愈 好,不只易于锻制出轮廓清晰,薄而外形复杂的铸件,并且有帮于 液态合金正在铸型中收缩时获得弥补,有益于液态合金中的气体及非 金属同化物上浮取解除。若流动性欠好,则易使铸件发生浇不脚、 冷隔、气孔、夹渣和缩松等缺陷 液态金属充填铸型是一个复杂的物理、化学和流体力学问题, 涉及到金属液的各类性质,如密度、黏度、概况张力、氧化性、氧 化物的性质及润湿性等。充型能力的大小影响铸件的成型,充型能 力较差的合金难以获得大型、薄壁、布局复杂的健全铸件 而优良的流动机能使铸件正在凝固期间发生的缩孔获得液态金属 的弥补,铸件正在凝固末期受阻呈现的热裂能够获得液态金属的充填 而弥合,有益于防止缺陷发生液态合金流动性的黑白,凡是以螺旋 形流动性试样的长度来 权衡。如图 2-3 所示, 将液态合金注入螺旋形试样铸型中,冷凝 后,测出其螺旋线长度。 为便于丈量,正在尺度试样上每隔 50mm 做出凸点标识表记标帜,正在不异的浇 注工艺前提下,测得的螺旋线长度越 长,合金的流动性越好。常用 合金的流动性如表 2-1 所示。此中, 灰铸铁、硅黄铜的流动性最好, 铝合金次之,铸钢最差 凡是,流动性好的合金,充型能力强;流动性差的合金,充型能 力差,正在现实的锻制出产中,能够通过改善前提来提 高其充型 能力,按照铸件的要求及合金的充型能力 采纳响应的工艺办法以获 得健全的优良铸件。 二、 影响充型能力的要素 影响充型的要素是通过两个路子发生感化的:一是影响金属取铸 型之间的热互换前提,博猫登陆,从而改变金属液的流动时间;二是影响液态 金属正在铸型中的水力学前提,从而改变金属液的流速。影响液态金 属充型的要素良多,能够归纳为四类: ①第一类要素,属于金属性质方面的,次要有金属的密度、比 热、导热系数、结晶潜热、动力黏度、概况张力及结晶特点等。 分歧的合金,其流动性有很大差别,对同种合金而言,化学成 分分歧,其流动性也分歧。当熔化至液相线以上不异温度时,纯金 属、共晶成分和化合物具有最大的充型能力,而位于结晶温度间 隔 最大处的合金其充型能力最小。 合金成分对流动性的影响,次要是成分分歧时,合金的结晶 特 点分歧形成的。纯金属、共晶成分和化合物是正在固定温度下凝 固的, 已凝固的固体层从铸件概况逐层向核心推进,取尚未凝固 的液体之 间界面分明,且固体层内概况比力滑润,对液体的流动 阻力小,即 流动速度大。别的,这几类合金正在析出较多的固相时, 才遏制流动, 流动的时间较长,所以它们的流动性好。 具有宽结晶温度范畴的合金正在型腔中流动时,因为正在铸件断 面 上既存正在着发财的树枝晶,又有未凝固的液体取固相稠浊的两 相区, 并且越接近液流前端枝晶数量越多,所以当液流前端枝晶 数量达到 临界值时,金属液就遏制流动;合金的结晶温度间隔越 宽,两相区 就越宽,枝晶也就更加达,金属液就越早地遏制流动, 所以流动性 差。次要是因为树枝晶使固体层内概况粗拙,添加了 对液态合金流 动的阻力。合金的结晶温度范畴愈宽,则液固两相 共存的区域愈宽, 液态合金的流动阻力愈大,故流动性愈差。显 然,合金成分愈接近 共晶成分,流动性愈 好。图 2 -4 所示为 Fe-C 合金的流动性取 含 C 量的关系。由图 图 2-4 可见, 亚共晶铸铁随 含 C 量的添加,结晶 温度范畴减小,流动 性提高 ②第二类要素 属于铸型性质方面的次要有铸型的蓄热系数、密 度、比热、导热系数、温度、涂料层 和发气性、透气性等。铸型的 阻力影响金属液的充填速度,铸型 取液态金属的热互换强度影响其 流动时间。因而,通过调整铸型 的热物质来改善金属的充型能 力往往能收到优良的结果。比 如,预热铸型能削减金属液取铸型的 温度差,削减两者的热互换, 从而提高其充型能力 铸型材料的导热速度愈大,液态合金的冷却速度愈快,从而 使 其流动性变差。如液态合金正在金属型中的流动性比正在砂型中差; 铸 件壁厚过小,外形复杂,会添加液态合金的流动阻力,也会降 低合 金的流动性。因而,设想铸件时,铸件的壁厚必需大于 的最小 答应壁厚值,并力图外形简单 型砂含水分多或铸型透气性差,会使浇注时发生大量气体且 又 不克不及及时排出,形成型腔内气体压力增大,使液态合金流动的 阻力 添加,从而降低合金的流动性。因而,提高铸型的透气性, 削减型 砂的水分,多设口等,有益于提高液态合金的流动性 当铸型具有必然的发气能力时,正在液态金属和铸型之间构成一 层气膜,削减流动的摩擦力,有益于充型。按照尝试研究,湿砂型 中插手小于 6%的水和小于 7%的煤粉时,液态金属的充型能力提 高, 但水和煤粉含量过高时,充型能力则下降。水、煤粉和其他 无机物 含量过高时,液态金属的冷却速度加大,正在金属液的热做 用下,型 腔中的气体膨缩,铸型中的水分大量蒸发,煤粉及无机 物燃烧发生 大量气体,若是不克不及及时排出,则会障碍金属液流动 ③第三类要素,属于浇注前提方面的,次要有液态金属的 浇注 温度、静压头,浇注系统中压头的丧失及外力场拯力、实 空、离心、 振动勘的影响等 浇注温度对液态金属的充型能力有决定性的影响。正在必然温 度 范畴内,浇注温度提高,添加了合金的过热热量,合金单元体 积的 热含量添加,充型能力随浇注温度的提高而曲线上升;跨越 必然温 度后,因为金属吸气增加,氧化严沉,充型能力则下降 充型压头越大,液态金属正在流动标的目的上所受的压力越大,液 态 金属流动速度越大,充型能力越好。出产中常用添加液态金属 静压 头的方式提高充型能力,可是,液态金属充型速渡过高时, 会发生 喷射和飞溅现象,添加金属液的氧化,发生“铁豆”缺陷, 并且型 腔中气体来不及排出,反压添加,形成浇不脚或冷隔缺陷 浇注系统布局越复杂,流动阻力越大,静压头不异时,充型 能 力越差。正在铝合金、镁合金锻制中,为使金属液流动平稳,常 采用 蛇形及扁平状曲浇道,流动阻力越大,充型能力显著下降 中削减薄壁铸件的浇不脚、冷隔等缺陷的主要办法。但浇注温 渡过高,铸件易发生缩孔、缩松、黏砂、气孔、粗晶等缺陷,正在保 证铸件薄壁部门能充满的前提下,浇注温度不宜过高。各类合金 的 浇注温度范畴是:铸铁为 1230-.14500C;铸钢为 1520-16200C; 铝合 金为 680--780gC。薄壁复杂件取上限,厚大件取下限 ④第四类要素,属于铸件布局方面的,次要有铸件的折算 厚度, 及由铸件布局所的型腔的复杂程度惹起的压头丧失 正在铸件体积不异、浇注前提分歧时,折算厚度大的铸件,因为其 取 铸型接触的概况积小,散热慢,则充型能力好。铸件壁越薄, 折算 厚度越小,则不易被充满。铸件布局复杂,薄壁部门过渡面 多,型 腔的布局复杂程度添加,流动阻力大,充型能力也会下降 三、常用提高充型能力的办法 针对影响充型能力的要素提出改善充 型能力的办法,仍然可 以从上述四类要素入手 ①合金设想方面,正在不影响铸件利用机能的环境下,可根 据铸 件大小、厚薄和铸型性质等要素,将合金成分调整到共晶成 分附近; 采纳某些工艺办法,使合金晶粒细化,也有益于提高充 型能力 因为同化物影响充型能力,故正在时应使原材料洁净,并 采 取办法削减液态金属中的气体和非金属同化物 ②铸型方面,对金属铸型、熔模子壳等提高铸型温度,利 用涂 料添加铸型的热阻,提高铸型的排气能力,减小铸型正在金属 填充期 间的发气速度,均有益于提高充型能力 ③浇注前提方面,恰当提高浇注温度,提高充型压头,简 化浇 注系统均有益于提高充型能力 ④铸件布局方面能供给的办法则无限 该当指出的是:正在采纳上述办法时,往往会带来其他问题, 这 时要抓住次要矛盾,处理次要问题,由此惹起的其他问题应是 次要 的,且可用别的的办法来处理 正在出产中,特别是对要求高的铸件,正在合金成分及铸件布局 设 计两方面采纳办法都是不现实的。对大型薄壁铸件,一般采用 以下 办法来改善成型问题 ①提高浇注温度 ②添加充填速度。这里所说的速度不是液流的线速度,而 是充填的 体积速度。增大浇口面积可正在线速度较小的环境下很快 充型

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