压铸金属充填理论简介.ppt

*材料工程学院材料成型教研室 铝合金铸件铸造技术 *材料工程学院材料成型教研室 压铸金属充填理论简介 压铸过程中金属液的填充形态与铸件致密度、气孔率、力学性能、表面粗糙度等质量因素密切相关。在极短的填充瞬间，填充形态受压铸件结构、填充速度、比压、温度、内浇口与压铸件断面厚度之比、合金液的粘度及表面张力、浇注系统等的制约。长期以来人们对它进行了广泛的研究，提出了一些论点，但这些论点都是在特定的试验条件下得到的，有一定局限性。在应用中，应根据具体情况具体分析，使填充理论进一步完善并指导实际生产。 （1）喷射填充理论 喷射填充理论也称为弗洛梅尔理论。它是1932年由弗洛梅尔 (Frommer)在矩形截面型腔一端开设浇口，研究锌合金压铸填充过程中得到的。当金属流经内浇口进入型腔后，仍保持浇口的断面形状直向型腔远端的对面型壁射去（见图4-16a）。待到达对面型壁后，在此处的型腔中聚积，消失了冲击力后，沿型壁在整个型腔断面上反向流动。（见图4-16b、c、d、e）当内浇口的断面积f与型腔断面积F之比f/F＞(1/3~1/4)，这个反向流动是比较平稳的，积聚的金属液以小的旋转涡流形式向浇口方向移动。如果f/F＜1/3，则进入型腔的液流速度较高，在浇口对面远端型壁上积聚的金属液在反向移动充填型腔时，返回流的表面会出现强烈的涡状紊流。 （2）全璧厚填充理论 全璧厚填充理论也称为勃兰特理论。它是1937年由勃兰特 (Brandt)用0.5~2mm厚的内浇口（且与压铸件厚度之比为0.1~0.6）研究铝合金压铸填充过程中得到的。勃兰特认为：金属液经内浇口进入型腔后，即扩展至型壁，以后沿整个型壁截面向前填充，直至型腔全部被金属液充满为止。 当内浇口处液流速度低于0.3m/s，内浇口厚度δ与压铸件厚度t之比δ/t＞(2/3~1/2)时，易于产生全壁厚填充形态。该理论一般用于结晶区间较宽的合金和形状较简单的压铸件。因填充速度低，内浇口截面大，金属液沿全壁厚向前推进，不产生涡流，有利于气体的排出，减少了压铸件的气孔与疏松，提高了压铸件的致密度。 （3）三阶段填充理论 这种填充理论是1944~1952年由巴顿(Barton)提出来的。巴顿认为：填充过程是包含力学、热力学和流体力学因素在内的复杂过程。大致可分为三个阶段： 第一阶段：受内浇口截面限制的金属射入型腔后，首先冲击对面型壁，沿型腔表面向各方向扩展，并形成压铸件表面的薄壳层，在型腔转角处产生涡流。 第二阶段：后续金属液沉积在薄壳层内的空间里，直至填满，凝固层逐渐向内延伸，液相逐渐减少。 第三阶段：金属液完全充满型腔后，型腔、浇注系统及压室构成一个封闭的流体系统，其中压力分布一致。在压力作用下，补充熔融金属，压实压铸件。 *材料工程学院材料成型教研室 铝合金铸件铸造技术