在砂型中流动的水力学特点

在正常浇注温度下，液态合金的运动黏度比室温下水的运动黏度低。如20℃的水，其ν值为1.1×10-6 m2/s，而液态铸铁的ν为0.55×10-6 m2/s，液态铝合金的ν为0.6×10-6 m2/s。因此，液态合金的充型过程可视为具有一定黏度的液体运动，应用流体力学规律加以研究。但是，液态合金在砂型中的流动和水、油等一般黏性流体在金属管、塑料管或玻璃管中的流动不完全相同，而有其特点，这些特点是：

图15-4　砂型中合金液流的充满条件

（a）P＞P a呈充满态流动（上大下小形直浇道）；
（b）P=P a呈非充满态流动（等截面直浇道）

（1）壁的多孔性、透气性和合金液的不相润湿性，给合金液的运动以特殊边界条件：当合金液流内任一截面上各点的压力P均大于型壁处的气体压力P a时，则呈充满态流动；当P等于P a时，开始呈非充满态流动（见图15-4）。

（2）在充型过程中，合金液和铸型之间有着激烈的热作用、机械作用和化学作用：炽热的合金液流经浇注系统时，总会伴随着物理、化学过程。如合金液冲刷和侵蚀型壁，相互热交换，合金液黏度增大和体积收缩，甚至伴有结晶现象，吸收气体、使金属氧化、造成大量氧化夹杂物等。这些过程在一般水力学过程中是不常见的。(https://www.daowen.com)

（3）浇注过程是不稳定流过程：在型内合金液淹没了内浇道之后，随着合金液面上升，充型的有效压力头逐渐变小；型腔内气体的压力并非恒定；浇注操作不可能保持浇口杯内液面的绝对稳定。因此，充型过程是不稳定流过程。

（4）合金液在浇注系统中一般呈紊流状态：依经验确定，铸铁的最小浇注系统比流量（最小截面处单位面积的流量）为350g/（cm2·s）。已知铸铁液的密度约为7g/cm3，由此可得出铸铁液的平均流速为[350g/（cm2·s）]/（7g/cm3）=50cm/s。实践中最小的内浇道截面积为0.4cm2。假设浇注系统由截面积为0.4cm2的圆形管道所组成，其直径为0.71cm，则能计算出浇注系统中铸铁液的最低雷诺数为：

计算表明，Re超过2320，合金液在铸型的浇注系统中呈紊流状态。

（5）多相流动：一般合金液总含有某些少量固相杂质、液相夹杂和气泡，在充型过程中还可能析出晶粒及气体，故充型时合金液属于多相流动。