隔墻龍骨機(jī)

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程傳熱特征的各物理量之間的方程式，即鑄件和鑄型的溫度場數(shù)學(xué)模型并加以求解。目前數(shù)

值模擬方法日臻完善，應(yīng)用范圍也在進(jìn)一步拓寬。在實(shí)現(xiàn)溫度場模擬的同時(shí)，還能對(duì)工藝參

數(shù)進(jìn)行優(yōu)化、宏觀及微觀組織的模擬等。但從三者的聯(lián)系上看，數(shù)學(xué)解析法得到的基本公式

是進(jìn)行數(shù)值模擬的基礎(chǔ)，而實(shí)驗(yàn)測(cè)定溫度場對(duì)具體的實(shí)際凝固問題有不可替代的作用，也是

驗(yàn)證理論計(jì)算的必要途徑。

一、數(shù)學(xué)解析法

應(yīng)該指出，鑄件在鑄型中的凝固和冷卻過程是非常復(fù)雜的。這是因?yàn)?，它首先是一個(gè)不

穩(wěn)定的傳熱過程，鑄件上各點(diǎn)的溫度隨時(shí)間而下降，而鑄型溫度則隨時(shí)間上升；其次，鑄件

的形狀各種各樣，其中大多數(shù)為三維的傳熱問題；

如果因鑄件斷面溫度場較平坦 ［圖１３４（ａ）］，或合金的結(jié)晶溫度范圍很寬 ［圖１３４

（ｂ）］，鑄件凝固的某一段時(shí)間內(nèi)，其凝固區(qū)域在某時(shí)刻貫穿整個(gè)鑄件斷面時(shí)，則在凝固區(qū)

域里既有已結(jié)晶的晶體也有未凝固的液體，這種情況為 “體積凝固方式”，或稱 “糊狀凝固

方式”。

如果合金的結(jié)晶溫度范圍較窄 ［圖１３５（ａ）］，或者鑄件斷面的溫度梯度較大 ［圖１３５

圖１３５　 “中間凝固方式”示意圖

（ｂ）］，鑄件斷面上的凝固區(qū)域?qū)挾冉橛谇?/p>

二者之間時(shí)，則屬于 “中間凝固方式”。

凝固區(qū)域的寬度可以根據(jù)凝固動(dòng)態(tài)曲

線上的 “液相邊界”與 “固相邊界”之間

的縱向距離直接判斷。因此，這個(gè)距離的

大小是劃分凝固方式的一個(gè)準(zhǔn)則。如果兩

條曲線重合在一起———恒溫下結(jié)晶的金屬，

或者其間距很小，則趨向于逐層凝固方式。

在一些化學(xué)親和力較強(qiáng)的元素的原子之間還可能形成不穩(wěn)定的 （臨時(shí)的）或穩(wěn)定

的化合物。這些化合物可能以固態(tài)、氣態(tài)或液態(tài)出現(xiàn)，有一部分在液態(tài)金屬的保持過程中上

浮或下沉，而有相當(dāng)一部分則懸浮于液態(tài)金屬中，成為夾雜物 （多數(shù)為非金屬夾雜物）。

總之，實(shí)際金屬和合金的液體在微觀上是由成分和結(jié)構(gòu)不同的游動(dòng)原子集團(tuán)、空穴和許

多固態(tài)、氣態(tài)或液態(tài)雜質(zhì)或化合物組成，而且還表現(xiàn)出能量起伏、結(jié)構(gòu)起伏及濃度起伏等三

種起伏特征。