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铸件形成理论重要知识点 第一章 液态金属的结构和性质 金属的加热膨胀原子间距离将随温度的升高而增加，即产生热膨胀。由于能量起伏，一些原子则可能越过势垒跑到原子之间的间隙中或金属表面原子离开点阵后，留下了自由点阵——空穴。因此，除原子间距增大造成膨胀之外，空穴的产生也是物体膨胀的原因之一 2.金属的熔化把金属加热到熔点附近时，离位原子数大为增加。在外力的作用下，这些原子作定向运动，造成晶粒间的相对流动，称为晶界粘滞流动。晶粒内部，也有相当数量的原子频频跳跃、离位，空穴数大为增加。接近熔点时，晶界上的原子则可能脱离原晶粒表面，向邻近晶粒跳跃，晶粒逐渐失去固定形状。将金属加热至熔点时，金属体积突然膨胀3~5%，等于固态金属从热力学温度零度加热到熔点前的总膨胀量。金属的其它性质如电阻、粘性等发生突变，吸收大量热能——熔化潜热，而金属的温度不升高。理想金属的液态结构特点 金属熔化后，以及在熔点以上不高的温度范围内，液体状态的结构有以下特点： 1原子排列在较小距离内仍具有一定规律性，且其平均原子间距增加不大。金属液体由许多原子集团所组成，在原子集团内保持固体的排列特征，而在原子集团之间的结合处则受到很大破坏近程有序排列。 原子集团能量起伏结构起伏。影响粘度的因素 1 温度：温度不太高时，T升高，η值下降。温度很高时，T升高，η值升高。 2 化学成分： 3 非金属夹杂物：非金属夹杂物使粘度增加。粘度对铸坯质量的影响 1 对液态金属流动状态的影响： 2 对液态金属对流的影响：运动粘度越大，对流强度越小。铸坯的宏观偏析主要受对流的影响。 3 对液态金属净化的影响：粘度越大，夹杂物上浮速度越小，越容易滞留在铸坯中。 影响表面张力的因素 高熔点的物质，其原子间结合力大，其表面张力也大。 大多数金属和合金，温度升高，表面张力降低。表面张力对铸坯质量的影响 附加压力提高金属液中气体析出的阻力。影响金属液与铸型的相互作用。附加压力为正值时（不润湿），铸坯表面光滑，但能力较差附加压力为负值时（润湿），金属液能很好地铸型型腔，但是容易与铸型粘结（粘砂），阻碍收缩，甚至产生裂纹。能量起伏每个原子的振动能量不是均等的一些原子的能量超过原子的平均能量，有些原子的能量则远小于平均能量这种能量的不均匀性称为“能量起伏”结构起伏原子集团处于瞬息万变的状态，时而长大时而变小，时而产生时而消失，此起彼落，犹如在不停顿地游动。这种结构的瞬息变化称为结构起伏近程有序排列金属液体则由许多原子集团所组成，在原子集团内保持固体的排列特征，而在原子集团之间的结合处则受到很大破坏。这种仅在原子集团内的有序排列称为近程有序排列粘滞性在流体力学中有两个概念，一个是动力粘度，另一个是运动粘度。表面张力液态金属表面层的质点受到一个指向液体内部的力，这相当于在液态金属表面有一个平行于表面且各向大小相等的张力，这个张力就是表面张力。第二章 液态金属的充型充型能力：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。即液态金属铸型的能力。充型能力与金属液本身的流动能力及铸型性质等因素有关。流动性：液态金属本身流动的能力。流动性与金属的成分、温度、杂质含量及其物理性质有关。充型能力与流动性的关系：充型能力是外因（铸型）和内因（流动性）的共同结果。外因一定时，流动性就是充型能力。纯金属、共晶合金、窄结晶温度范围合金型壁凝固结壳纯金属、共晶合金或窄结晶温度范围合金有良好的流动性，降低了凝固成形中冷隔、热裂、缩松等缺陷的产生。反之，宽结晶温度范围合金由于流动性差，往往会有较多的缺陷产生。影响液态金属充型能力因素： 影响金属液与铸型的相互作用。θ 90o，故液态金属在铸型细薄部分的液面是凸起的，而由表面张力产生一个指向液体内部的附加压力 浇注温度越高，液态金属的粘度越小，过热度高，金属液内含热 量多，保持液态的时间长，充型能力强。但超过某一温度界限，氧化吸气严重，充型能力提高不明显。 2、充型压头 液态金属在流动方向上所受的压力称为充型压力。充型压力越大, 充型能力越强。可增加静压头，或采用其他外加压力，如压铸、低压铸造、真空吸铸等。 3、浇注系统的结构 浇注系统的结构越复杂，则流动 阻力越大，充型能力越差。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各组元的断面积。 （四）铸件结构方面 衡量铸件结构特点的因素是铸件的折算厚度和复杂程度。 1、折算厚度： 折算厚度也叫当量厚度或模数,是铸件体积与铸件表面积之比。折算厚度越大，热量散失越慢，充型能力就越好。铸件壁厚相同时，垂直壁比水平壁更容易充填；大平面铸件不易成形。对薄壁铸件应正确选择浇注位置。 2、复杂程度： 铸件结构越复杂，厚薄部分过渡面多，则型腔结构复杂，流动阻力就越大，铸型的充填就越困难。 研