1.1液态合金的充型能力

液态合金填充铸型的过程简称充型。液态合金充满型腔，获得形状完整、轮廓清晰的铸件的能力，称为液态合金的充型能力。在液态合金充型过程中，有时伴随着结晶现象，若充型能力不足，形成的晶粒堵塞充型通道，液态合金被迫停流，使铸件薄壁处或远离浇口的宽大表面产生“浇不足”或“冷隔”等缺陷。影响合金充型能力的因素很多，凡影响液态合金在铸型中的流动时间和流动速度的因素，都能影响其充型能力，其中主要的是合金的流动性、浇注条件和铸型的填充条件。

1.合金的流动性

合金的流动性是指合金本身在液态下的流动能力，是液态合金的主要铸造性能之一。液态合金的流动性越好，表示液态合金的充型能力越强，有利于浇注出轮廓清晰的薄壁复杂铸件，有利于液态合金中非金属夹杂物和气体的上浮和排除，有利于对合金凝固过程所产生的收缩进行补缩，以免产生浇不足或冷隔、气孔、夹渣，以及缩孔、缩松等缺陷。

合金流动性的好坏，通常以“螺旋形流动试样”的长度来衡量。测定时，先将液态合金浇入螺旋形标准试样（如图1-1所示）所形成的铸型中，冷凝后，测出浇铸试件的实际螺旋线长度。为便于测定，在标准试样上每隔50mm设置一个凸点标记。在相同的工艺条件下，螺旋线越长，合金的流动性就越好。在常用铸造合金中，灰铸铁、硅黄铜的流动性较好，铝合金次之，铸钢的流动性最差（见表1-1）。

图1-1 螺旋形标准试样

1—试样铸件；2—浇口；3—冒口；4—试样凸点

表1-1 常用铸造合金的流动性

影响合金流动性的因素很多，不同种类合金的流动性差别较大，但对同类合金而言，化学成分的影响最为显著。化学成分对合金流动性的影响由合金的结晶特点决定。图1-2所示的是Pb-Sb合金的流动性、结晶特点与化学成分的关系。共晶成分合金的结晶是在恒温下进行的，液态合金从表层逐层向中心凝固，如图1-2（a）所示，由于已结晶的固体层内表面比较光滑，对金属液的流动阻力小，故流动性最好。除纯金属和共晶成分合金外，其他成分合金是在一定温度范围内逐步凝固的。此时，结晶是在一定宽度的凝固区内同时进行的，凝固前沿为发达的树枝晶延伸进入液态合金中，如图1-2（b）所示，对合金液流动的阻力大，所以非共晶成分的合金流动性变差。显然，同类合金的结晶温度区间越大，结晶时固液两相共存区越宽，则对内部液体的流动阻力越大，合金的流动性也就越差。因此，从流动性考虑，宜选用共晶成分或结晶温度区间窄的合金作为铸造合金。除此之外，合金液的黏度、结晶潜热、导热系数等物理性能对合金的流动性也有一定的影响。

图1-2 Pb-Sb合金的流动性、结晶特点与化学成分的关系

2.浇注条件

1）浇注温度

浇注温度对合金流动性的影响非常显著。浇注温度较高的金属液黏度较低，过热度较高，蓄热多，保持液态的时间较长，故流动性较好，且有利于夹杂物的上浮和排除，因此，适当提高浇注温度是提高充型能力的有效措施。但浇注温度过高，会导致合金液的氧化、吸气和收缩，铸件容易产生粘砂、气孔、缩孔、缩松、粗晶等缺陷，因此，只是对薄壁复杂铸件或合金流动性较差的铸件，才采用适当提高浇注温度的方法来改善合金的流动性。一般而言，在保证液态合金有足够充型能力的前提下，浇注温度应尽可能低。通常，铸钢的浇注温度范围为1520～1620℃，铸铁的浇注温度范围为1230～1450℃，铝合金的浇注温度范围为680～780℃，具体温度视铸件大小、壁厚、复杂程度及合金成分而定。

2）浇注压力

增大浇注压力可改善金属的流动性，生产中常采用增加直浇道高度的方法或采用压力铸造、离心铸造工艺来增大浇注压力，提高金属的流动性。此外，浇注系统结构应尽量简化，以减小流动阻力，提高充型能力。

3.铸型条件

1）铸型导热能力

铸型材料的导热速度越高，对液态合金的激冷能力越强，合金液的流动时间会缩短，合金的充型能力就越差。例如，液态合金在金属型中的充型能力比在砂型中差。金属型铸造、压力铸造和熔模铸造时，铸型被预热到较高的温度，通过减小对金属液的激冷作用从而减缓了金属液的冷却速度，故使充型能力得到提高。

2）铸型阻力

当铸型型腔狭窄、结构复杂及有大的水平面等结构时，将会使合金液的流动变得困难，降低充型能力。铸型材料发气量大，浇注时型腔内气体增多，也会增加充型阻力，使合金的充型能力变差。

综上所述，合金的充型能力与合金的流动性、浇注条件及铸型条件有关。为提高合金的充型能力，应尽量选择共晶成分或结晶温度区间小、流动性好的合金，同时应尽量优化外部工艺条件。在许多情况下，合金是确定的，因此需要从其他方面采取措施来提高合金的充型能力。