材料成型原理-液态成形中的流动性与充型性.ppt

*G大→两相区窄G小→两相区宽温度梯度G的影响*实际铸件凝固中的温度梯度受很多因素影响,包括铸型的导热性能、预热温度、合金的浇注温度等。逐层凝固中间凝固体积凝固窄宽陡平温度梯度的影响合金凝固温度区间的影响*铝合金的动态凝固曲线*结论：以逐层方式凝固时，在凝固过程中容易补缩，组织致密，成形件性能好；以体积方式凝固时，不易补缩，易产生凝固缺陷（如缩松、夹杂、开裂等），成形件性能差。*（四）凝固温度场的影响因素凝固材料的性质模型的性质浇铸条件制件结构*凝固材料的性质导温系数：材料的导温系数大，则成形件内部的温度均匀化倾向大，温度梯度小，断面上的温度分布曲线平坦。凝固结晶潜热：在其它条件相同的情况下，材料的凝固结晶潜热大，成形件断面的温度梯度分布越小，成形件的冷却速度降低，温度场比较平坦。凝固温度：材料的凝固温度越高，则在凝固成形件表面和模型内表面温度越高，致使成形件断面的温度梯度较大，温度分布曲线较陡。*模型性质液态金属在铸型中的凝固是依靠模型将热量传递并向环境散失而进行的，故其铸型的吸热速度越大，铸件断面上的温度梯度越大，即温度场越陡。例：砂型铸造：吸热速度慢，故铸件截面的温度分布曲线始终都很平坦，温度梯度小。水冷金属铸型：吸热速度最大，故温度梯度最大。预热模型：预热温度越高，外冷却作用越小，制件断面上的温度梯度越小，温度场也越平坦。*浇铸条件对于金属的砂型铸造，因铸型的吸收速度慢，散热能力低，故浇铸温度对温度场也有影响。原因：浇铸温度高，则放出的过热显热增大，相当于提高了铸型的温度，冷却速度降低，故铸件断面上的温度梯度减小。*制件结构成形件越厚，断面的温度梯度越小；成形件的凸面和外角部分的冷却速度比平面快，温度梯度较大。原因：厚壁成形件比薄壁成形件需传递更多的热量，故凝固过程势必将模型加热到更高温度。*（五）铸件凝固时间计算铸件的凝固时间：是指从液态金属充满型腔后至凝固完毕所需要的时间。铸件凝固时间是制订生产工艺、获得稳定铸件质量的重要依据。无限大平板铸件的凝固时间(理论计算法)大平板铸件凝固时间计算（凝固系数法）一般铸件凝固时间计算的近似公式（模数法）*对于铸型：所以：凝固时间t内导出的总热量：至凝固结束时刻，铸件放出的总热量（包括潜热L）：根据能量守恒定律得：TiTT20T10铸型侧铸件侧*对于大平板铸件，凝固层厚度ξ与凝固层体积V1、铸件与铸型间接触面积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，可由试验测定，见下表）得：或：*常见材料的凝固系数铸件材料铸型凝固系数K灰铸铁砂型0.72金属型2.2可锻铸铁砂型1.1金属型2.0铸钢砂型1.3金属型2.6黄铜砂型1.8金属型3.0铸铝砂型—金属型3.1*将式中的V1与A1推广理解为一般形状铸件的体积与表面积，并令：可得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”。*从传热学角度来说，模数代表着铸件热容量与散热表面积之间的比值关系，凝固时间随模数增大而延长。对于形状复杂的铸件，其体积与表面积的计算都是比较麻烦的，这时可将复杂铸件的各部分看作是形状简单的平板、圆柱体、球、长方体等单元体的组合，分别计算出各单元体的模数，但各单元体的结合面不计入散热面积中。一般情况下：模数最大的单元体的凝固时间即为铸件的凝固时间。*****温度场热传导的基本方程传热类型温度场与传热材料凝固过程中的传热方式：热传导——成形物内部及其与模具之间的传热方式辐射和对流——模具外表面向周围环境散热的方式*1.温度场在某一时刻，某一特定空间区域或某一特定物体内部各点温度的分布情况。温度是无向量，温度场也是无向量。*等温面：在同一时刻，温度场中温度相同的点所构成的空间面。可能是平面，也可能是曲面。等温线：当以某一截面为考察对象时，将