铸造基础知识

 液态金属充型和铸件浇注系统

一、液态金属充型能力的基本概念

1．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称为液态金属充填铸型能力，简称液态金属的充型能力。液态金属充填铸型一般是在纯液态下充满型腔的，也有边充型边结晶的情况，在充型过程中形成晶粒堵塞充型通道时流动则停止，如果停止流动出现在型腔未充满，则造成铸件“浇不足”。

实践证明，同一种金属用不同的铸造方法所能铸造的铸件最小壁厚不同。同样的铸造方法，由于金属不同，能得到的最小壁厚也不同。

所以，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。

2．液态金属的流动性：液态金属本身的流动能力，称为“流动性”。是金属的铸造性能之一，与金属的成分、杂质含量及其物理性质有关。

金属的流动性对于气体、杂质的排除、补缩以及防止裂纹有很大影响。流动性好的合金充型能力强，流动性差的合金充型能力就较差。液态金属的流动性是用浇注流动性试样的方法来衡量的。

由于影响液态金属充型能力的因素很多，很难对各种合金在不同铸造条件下的充型能力进行比较，所以常常采用在相同条件下所测得的合金流动性表示合金的充型能力。流动性试样很多，在生产和科学研究中应用最多的是螺旋形试样。

二、影响液态金属充型能力的因素

液态合金的充型过程是一个复杂的热交换和流体运动的过程。归纳起来，液态金属的充型能力受金属的性质、铸型的性质、浇注条件和铸件结构等四个方面的因素影响。

1．金属性质方面

这类因素是内因，决定了金属本身的流动性。影响合金流动的因素有合金成分、结晶潜热、金属的比热容、密度和热导率、液态金属的粘度、表面张力及合金熔炼过程和其它影响因素。如：铸铁的结晶温度范围一般都比铸钢宽，铁液的流动性比钢液好。这是由于铸钢的熔点高，钢液的过热度比铁液小，保持液态流动的时间短。另外由于钢液的温度高，在铸型中的散热速度快，很快就析出一定数量的枝晶，使钢液失去流动性。高碳钢的结晶温度范围虽然比低碳钢宽，可是由于液相线温度低，容易过热，所以实际流动性比低碳钢好。

铸铁中的其它合金元素也影响铁液的流动性。含磷量的增加，铁液的流动性增大；但是一般铸件通常不用增加磷的方法提高铁液的流动性。

铸铁中的硅的作用与碳相似，硅量增加，液相线下降。在同一过热温度下铁液的流动性随硅量增加而提高。

在化学成分和浇注温度相同的情况下，稀土镁球墨铸铁的流动性比铸铁好。这是由于稀土镁有脱硫、去气和排除金属夹杂物，对铁液有净化作用。但原铁液经球化处理后，温度下降很多，则流动性比普通铸铁差。

2．铸型性质方面

铸型对金属流动阻力、铸型与金属液热交换的强度对金属液的充型能力有重要影响。

铸型的蓄热系数：铸型的蓄热系数表示铸型从其中的金属吸取并储存在本身中的热量的能力。蓄热系数愈大，铸型激冷能力就愈强，金属液在铸型中保持液态的时间就愈短，充型能力下降。一般说来，砂型比金属型、干型比湿型、热型比冷型流动性好，湿型比干型小10%～20%。

铸型温度：预热铸型能减小金属与铸型的温差，从而提高金属液的充型能力。如金属型在浇注前预热；熔模铸造浇注前型壳的高温焙烧等，都是为了提高液态合金的流动性。

3．浇注条件方面

浇注温度：浇注温度对液态金属的充型能力有决定性的影响，浇注温度越高，充型能力越好。在一定温度范围内充型能力随浇注温度的提高而直线上升，超过某一界限后，由于吸气增多、氧化严重，充型能力的提高幅度减小。

充型压头：液态金属在流动方向上所受的压力越大，充型能力越好。为此可以用提高直浇道高度。但是金属液的静压头过大或充型速度过快时，不仅要发生喷射和飞溅显现，使金属氧化和产生“铁豆”缺陷，而且型腔中气体来不及排出，反压力增加，造成“浇不足”或“冷隔”等缺陷。

浇注系统结构：浇注的结构越复杂，流动阻力越大，在静压头相同的情况下，充型能力越低。在设计浇注系统时，必须合理布置内浇道在铸件上的位置，选择恰当的浇注系统结构和组元（直浇道、横浇道、内浇道）的截面积，使金属液平稳地充满铸型。

4． 铸件结构方面

铸件结构影响充型能力，主要是铸件的大小、壁厚和复杂程度。除铸件大小外，较突出的是铸件壁厚的影响，充型能力与铸件壁厚成正比。

铸件的复杂程度：铸件结构复杂，厚薄部分过渡面多，则型腔结构复杂，流动阻力大，铸型充型困难。

上一信息：300MW循环流化床锅炉返料波动的原因探讨

下一信息：锅炉火焰中心调整全攻略，值得收藏！