金属液态成型基础作业

1、试述液态金属的充型能力和流动性之间在概念上的区别，并举例说明。 答：

?液态金属的充型能力：

充满铸型型腔，获得形状完整轮廓清晰的铸件能力。

影响因素：金属液体的流动能力，铸型性质，浇铸条件，铸件结构。 ?流动性：

液态金属本身的流动能力，与金属本身有关：成分，温度，杂质物理性质。

其流动性一定，但充型能力不高，可以改变某些因素来改变，流动性是特定条件下的充型能力。

11、四类因素中，在一般条件下，哪些是可以控制的？哪些是不可控的？提高浇

铸温度会带来什么副作用？

答：一般条件下：合金与铸件结构不可控制，而铸型和浇铸条件可以控制，

浇铸温度太高，容易使金属吸气，氧化严重达不到预期效果。

3试述液态金属充型能力与流动性间的联系和区别，并分析充型能力与流动性的影响因素。 答：(1) 液态金属充型能力与流动性间的联系和区别

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，简称为液态金属充型能力。液态金属本身的流动能力称为“流动性” ，是液态金属的工艺性能之一。 液态金属的充型能力首先取决于金属本身的流动能力，同时又受外界条件，如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响，是各种因素的综合反映。在工程应用及研究中，通常，在相同的条件下（如相同的铸型性质、浇注系统，以及浇注时控制合金液相同过热度，等等）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。因此可以认为：合金的流动性是在确定条件下的充型能力。对于同一种合金，也可以用流动性试样研究各铸造工艺因素对其充型能力的影响。 (2) 充型能力与流动性的影响因素

①合金的化学成分决定了结晶温度范围，与流动性之间存在一定的规律。

一般而言，在流动性曲线上，对应着纯金属、共晶成分和金属间化合物之处流动性最好，流动性随着结晶温度范围的增大而下降，在结晶温度范围最大处流动性最差，也就是说充型能力随着结晶温度范围的增大而越来越差。因为对于纯金属、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，充型能力强。而具有宽结晶温度范围的合金在型腔中流动时，断面上存在着发达的树枝晶与未凝固的液体相混杂的两相区，金属液流动性不好，充型能力差。 ②结晶潜热。

对于纯金属、共晶和金属间化合物成分的合金，在一般的浇注条件下，放出的潜热越多，凝固过程进行的越慢，流动性越好，充型能力越强；而对于宽结晶温度范围的合金，由于潜热放出15~20%以后，晶粒就连成网络而停止流动，潜热对充型能力影响不大。但也有例外的

情况，由于Si晶体结晶潜热为α-Al的4倍以上，Al-Si合金由于潜热的影响，最好流动性并不在共晶成分处。 ③金属的比热．

密度和导热系数比热和密度较大的合金，含的热量较多，保持液态的时间长，流动性好；导热系数小，热量散失慢，保持液态时间长，流动性好。

④液态金属的粘度

粘度对层流流动的流速影响较大，对紊流流动的流速影响不大。浇注系统或型腔中的流动，基木是紊流流动，粘度对流动性的影响不明显。 ⑤浇注温度

液态金属温度越高．其流动性越好，充型能力就越强

4.凝固方式及其影响因素

一般将金属的凝固方式分为三种类型：逐层凝固方式、体积凝固方式（或称糊状凝固方式）和中间凝固方式。

在凝固过程中铸件断面上的凝固区域宽度为零，固体和液体由一条界线（凝固前沿）清楚地分开。随着温度的下降，固体层不断加厚，逐步达到铸件中心。这种情况为逐层凝固方式。铸件凝固的某一段时间内，其凝固区域几乎贯穿整个铸件断面时，则在凝固区域里既有已结晶的晶体，也有未凝固的液体，这种情况为体积凝固方式或称糊状凝固方式。铸件断面上的凝固区域宽度介于前两者之间时，称中间凝固方式。

凝固方式取决与凝固区域的宽度，而凝固区域的宽度取决于合金的结晶温度范围和冷却强度（温度梯度）。结晶温度范围越宽，温度梯度越小，越倾向于体积凝固方式。

5. 金属凝固方式与铸件质量的关系

逐层方式凝固，凝固前沿直接与液态金属接触。当液态凝固成为固体而发生体积收缩时，可以不断地得到液体的补充，所以产生分散性缩松的倾向性很小，而是在铸件最后凝固的部位留下集中缩孔。由于集中缩孔容易消除，一般认为这类合金的补缩性良好。在板状或棒状铸件会出现中心线缩孔。这类铸件在凝固过程中，当收缩受阻而产生晶间裂纹时，也容易得到金属液的填充，使裂纹愈合。 体积凝固方式：凝固区域宽，容易发展成为树枝晶发达的粗大等轴枝晶组织。当粗大的等轴枝晶相互连接以后(固相约为70％)，将使凝固的液态金属分割为一个个互不沟通的溶池，最后在铸件中形成分散性的缩孔，即缩松。对于这类铸件采用普通冒口消除其缩松是很难的，而往往需要采取其它辅助措施，以增加铸件的致密性。由于粗大的等轴晶比较早的连成骨架，在铸件中产生热裂的倾向性很大。这是因为，等轴晶越粗大，高温强度就越低；此外当晶间出现裂纹时，也得不到液态金属的充填使之愈合。如果这类合金在充填过程中发生凝固时，其充型性能也很差。

5.什么是定向凝固原则和同时凝固原则？如何保证铸件按规定凝固方式进行凝固？

答：定向凝固（也称顺序凝固）就是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，在远离冒口的部位安放冷铁，使铸件上远离冒口的部位先凝固，靠近冒口的部位后凝固。 同时凝固，就是从工艺上采取各种措施，使铸件各部分之间的温差尽量减小，以达到各部分

几乎同时凝固的方法。

控制铸件凝固方式的方法：（1）正确布置浇注系统的引人位置，控制浇注温度、浇注速度和铸件凝固位置；(2)采用冒口和冷铁；(3）改变铸件的结构；(4)采用具有不同蓄热系数的造型材料。

10.试确定如下两种铸件的凝固时间（均为无过热注入砂型）。 ⑴厚度为100mm的板型铸件。 ⑵直径为100mm的球型铸件。 ⑶比较计算结果并讨论之。 答：

?1?R1?1002?50mm?0.05m?3k?5.04?10，??2Rk22?0.052?32?5.04?10?2?5?10?4?65.04?101?5??5?2?1?????10?98.4s????210?5.04??5.04??2?R2?D6?1006?16.7mm?1.67?10???10.98s??2?2m

?16.7?10?3?2???5.04?10?3??3?

?1?2?98.410.98?8.96?9(倍)折算厚度不同造成凝固时间相差很大。固两种形状不同，使得

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