填充理论的发展过程讲解.docx

填充理论的发展过程 16-11-2 ? ????压铸的填充过程是复杂的，目前尚未有完整的填充理论。早期的填充理论的一些观点都是在特定的试验条件下获得的，有很大的局限性，直接用来分析一些实际问题虽有一定的意义，但还存在不足之处，这在生产实践中已经得到证实。所以填充理论还有待于完善和进一步深化。生产中，不应受到这些理论框框的限制，而应根据实际情况做出具体的分析 。? （一）早期曾经发表过的填充理论 ? ? ? 在三、四十年以前，已对填充理论进行了研究和论述，现将三种较为典型的理论简述如下。 ? ? １、喷射填充的理论 ? ? ? 喷射填充的理论由弗路梅尔（Frommer）于1932年提出。弗路梅尔从理想的液体流动为基础进行分析，通过实验认为，熔融金属从内浇口进入型腔时，以内浇口截面的形状射向远离浇口的对面型壁，撞击后，部分金属聚积并产生涡流，另一部分金属则向所有方向喷溅，并沿型壁返回流动，金属积聚所产生的反压力使喷溅的金属紊乱地与后来的主流汇合，由于型壁的摩擦，沿型壁流动的金属逐渐被积聚的金属赶上而合在一起，其后便向浇口方向流回。型腔中的气体是在内浇口附近最后排出的。填充形态如图1所示。至于金属流的速度则是由内浇口截面积与型腔截面积之比的大小来控制的。 ? ? 2、“全壁厚”填充的理论 ? ? ? “全壁厚”填充的理论由勃兰特(Brand)于1937年提出。勃兰特认为，熔融金属通过内浇口进入型腔时，自浇口处开始，由后向前充满型腔厚度地流动，流动时不产生涡流，型腔中的气可以得到充分的排除，并且认为，无论内浇口截面积与型腔截面积之比的大小如何，填充形态仍然是“全壁厚”的。填充形态如图2所示。 3、三阶段填充理论 ? ? ? 三阶段填充理论由巴顿于1944年提出。巴顿认为，压铸过程是一个包含着热力学、力学和流体动力学因素的复合问题。并通过试验提出这样的看法，即填充过程大致分为三个阶段。填充形态如图3所示。 ? ? ??第一阶段——受内浇口面积限制的金属流射入型腔后，首先冲击对面型壁，沿型腔表面向各方向扩展，在型腔具有正确的热平衡时，金属流过的型壁上生成表层，这个表层即为铸件的外壳（薄壳层）。 ? ? ? ?第二阶段——随后进入的金属继续沉积在薄壳层内的空间里，直至填满。 ? ? ? ?第三阶段——在压力的作用下，型腔内的金属得到压实。 ? ? ? 此外，在同一时期内，还有其他的观点和看法。有的用动力学观点分析这一问题；有的用高速摄影记录其充满过程，也有的从熔融金属与型腔的传热过程研究这一问题。后来又有通过压力与温度变化的内在联系和在金属流内的相应变化等问题进行研究的。这些研究在一定程度上对充实填充理论方面起到应有的作用。 （二）、对早期理论的初步分析 ? ? ? ? 前面说过，这些理论都是在特定的试验条件下有局限性的理论，这一点在生产实践中已经得到证实。而且通过生产中所积累的大量实践经验，为进一步分析这些理论提供了很有实用意义的素材。现简单分析如下： ? ? 1、先从流动方式来看，喷射填充和“全壁厚”填充的理论，都是从浇口截面积与型腔截面积之比是否起决定作用这一基本观点出发来研究的，这种研究从现在来看过于简单。而且试验时型腔（铸件）的形状也是十分简单的。实际生产中，型腔（铸件）的形状如试验条件那样简单而又孤立的几何形状是极少的，在大多数的情况下，总是比试验的形状复杂些甚至复杂很多。所以，实际的填充形态必然是两种填充形态交替地、相继地出现。至于呈何种方式出现，要看所流经的局部型腔的当时条件，这些条件包括流经该局部型腔时的截面积和厚度的变化程度、流程的长短、流动的速度、该处型腔的温度、流至该部位时的金属温度、型腔转折阻碍的情况等等。这里举两个简单例子来说明。 ? ? ? 第一个例子是带有法兰边的铸件，如图4所示。A段型腔截面（铸件壁厚）比内浇口厚度厚很多而呈喷射填充，由于型腔形状不是孤立的单一形状，自A段以后还有空腔（通道），故金属流撞击到型壁后并不向浇口方向流回，在随后金属流的推动下，向B段及其以后的空腔继续填充，金属流经过这样的转折，尽管这时金属温度和型腔温度能够保证金属流仍有足够的速度，但也不可能在转折后还呈喷射状，而是出现“全壁厚，或接近‘全壁厚”的填充。若转折愈多，“全壁厚”填充就愈明显。 ? ? ? 第二个例子是在一个平面上壁厚变化突然的铸件，如图５所示 ? ? ? B段比A段和C段都薄，当内浇口厚度与A段型腔截面接近时，“全壁厚”填充便在A段出现，但A段的长短并不足以使金属流的速度降低，于是，金属流通过薄截面的B段时，必然产生一次能量的积聚，在压力作用下，产生瞬时的压力增加，流过薄截面B段以后，如果金属流温度和型腔温度又是适宜的话（一般是能够适宜的），则使金属流进入C段（比B段厚）时，又会出现喷射的填充形态，但这次的喷射程度比