材料加工原理凝固

1、第四凝固过第四凝固过4-4-4-4-4-凝固过程的热非晶的凝参考文作业液态金液态金属在一定过热温度下浇入铸型后，由于铸型散热作用，将发生温度的下降进而凝固模铸铸锭浇模铸铸锭浇注系铸锭组模浇注系4-14-1-1 4-14-1-1 热交换与温度4-1-2 铸件的凝固方4-1-3 铸件的凝固时4-1-1 4-1-1 半无限大平板铸件凝固过程的一维不稳定温度若实际三维铸件或其局部可以近若实际三维铸件或其局部可以近似地认为是沿着界面的法线向一维热传导，这样了半无限大平板铸件凝固过程的维不稳定温度场的求解问题。为简化问题、有假设法实现（1）凝固过程的初始状态为：铸件与铸分别为均温，铸的起始温度为浇铸温度型

2、预热温度T20 ，铸型的起始温度为环境温度或（2）铸件金属的凝固温度区间很小，可忽略不计（3）不考虑凝固过程中结晶潜热；（4）铸件的热物理参（4）铸件的热物理参1 、c1 、1与铸型理参数2、c2、2不随温度变化（5）铸件与铸型紧密接触面热阻，即铸件铸型在界面处等温（Ti）。显然，凝固过程中铸件与铸型中的温度分布符合该式中，C该式中，C、D为不定积分常数， erf (x)erf(x)=0,erf(-x)=-erf(x),erf()=1,erf(x)=0,erf(-x)=-erf(x),erf()=1,erf(-)=-对于铸件侧，有边界条件：x=0t0)时，T1 =Ti 初始条件：t=0时，T1

3、 T10 ,所以得（铸件侧温度分布铸型侧温度场对铸型侧温度场对于公式中的界面温度Ti，可以通过在界面处热流连续性条件求出b1 = 1 c1 b1 = 1 c1 1 b2 2 c2 2 解为T半无限大平板场（T半无限大平板场（温度分布可能很重要的面热阻的影响x0图2-3无限大平板铸件凝固温度场分4-1-2 铸件的凝固方逐层凝糊状凝中间凝逐中糊acb液相液相固相S液成：固（1）愈倾向于逐层凝固 。温温4-1-2 铸件的凝固方逐层凝糊状凝中间凝逐中糊acb液相液相固相S液成：固（1）愈倾向于逐层凝固 。温温差由小变大，则其对应的凝固区由宽变窄。TTT1液TST成温温差由小变大，则其对应的凝固区由宽变

4、窄。TTT1液TST成温温不同合不同合金冷却曲线特1）Coolingcurveforpuremetaloreutecticalloyduring2）Phasediagram2）Phasediagramforacopper-nickelalloysystemandcoolingcurvefora50%Ni-50%Cu itionduringCharacteristicgrain structure in a puremetal等轴晶Characteristicgrain structure in a puremetal等轴晶影响凝影响凝固方式(1)合金凝固温度区间的影(2)温度梯(2)温度梯度的

5、影4-1-3 铸件4-1-3 铸件的凝固时法：平方根定所以其温度梯度有T铸型凝固时间t内导出的总热量铸型铸件Ti所以其温度梯度有T铸型凝固时间t内导出的总热量铸型铸件Ti2Q2 dQ2 2(Ti T20dt时间由铸型导出的热量为 T2 Adtb2(Ti T20)2 t T2 x铸型温度分布为 b1 b1 a t 至凝固结束时刻，铸件放出至凝固结束时刻，铸件放出的总热量（包括潜热根据能量守恒定凝固时间的表达式1L c1 TS 2b2 T20 Q1 V11LC1(T10 TS对于大平板铸件，凝固层厚度 与凝固层体对于大平板铸件，凝固层厚度 与凝固层体积 V1 、铸与铸型间接触面积A1 三者间满足关系式令（K 凝固系数，与铸件与铸型材料有关，可由试验定得凝固平方根关系或KK 2b2 T20 1L c1 TS 将V1与1推广理解将V1与1推广理解为一般形状铸件的体积与表面积，并令一般铸件凝固时间的近似计算公式R为铸件的折算厚度，称为“模数”。“模数法” 也称为折算厚度法则”KR 从传热从传热学角度来说，模数代表着铸件热