當(dāng)使表面增加ΔS面積時(shí),外界對(duì)系統(tǒng)所
做的功為ΔW=σΔS。外界所做的功僅用于抵抗表面張力而使系統(tǒng)表面積增大所消耗的能量。
該功的大小等于系統(tǒng)自由能的增量,即
ΔW=σΔS=ΔFσ=ΔFΔS(111)
由此可知,表面自由能即單位面積上的自由能。由于表面自由能可表達(dá)為力與位移的乘
積,因此,[σ]=Jm2=N·mm2 =Nm
這樣,σ又可理解為物體表面單位長(zhǎng)度上作用著的力,即表面張力。表面自由能與表面
張力在數(shù)值上是相同的,它們是從不同角度描述了同一現(xiàn)象。但在習(xí)慣上往往都采用表
面張力這個(gè)名詞。
(2)鑄型性質(zhì)的影響 鑄件在鑄型中的凝固是因鑄型吸熱而進(jìn)行的。所以,任何鑄件的
凝固速度都受鑄型吸熱速度的支配。鑄型的吸熱速度越大,則鑄件的凝固速度越大,斷面上
的溫度場(chǎng)的梯度也就越大。鑄型的蓄熱系數(shù) (b2)越大,對(duì)鑄件的冷卻能力越強(qiáng),鑄件中的
溫度梯度就越大。鑄型預(yù)熱溫度越高,冷卻作用就越小,鑄件斷面上的溫度梯度也就越小。
(3)澆注條件的影響 液態(tài)金屬的澆注溫度很少超過(guò)液相線以上100℃,因此,金屬由
于過(guò)熱所得到的熱量比結(jié)晶潛熱要小得多,一般不大于凝固期間放出的總熱量的5%~6%。
但是,實(shí)驗(yàn)證明,在砂型鑄造中非等到液態(tài)金屬的所有過(guò)熱量全部散失。
1充型能力的概念
液態(tài)金屬充滿鑄型型腔,獲得形狀完整、輪廓清晰的鑄件的能力,稱為液態(tài)金屬充填鑄
型的能力,簡(jiǎn)稱液態(tài)金屬的充型能力。實(shí)踐證明,同一種金屬用不同的鑄造方法,所能鑄造
的鑄件壁厚不同。同樣的鑄造方法,由于金屬不同,所能得到的壁厚也不同,如表
14所示。液態(tài)金屬的充型能力首先取決于金屬本身的流動(dòng)能力,同時(shí)又受外界條件,如鑄
型性質(zhì)、澆注條件,鑄件結(jié)構(gòu)等因素的影響,是各種因素的綜合反映。
液態(tài)金屬本身的流動(dòng)能力,稱為 “流動(dòng)性”,是金屬的鑄造性能之一,與金屬的成分、
溫度、雜質(zhì)含量,及其物理性質(zhì)有關(guān)。金屬的流動(dòng)性對(duì)于排出其中的氣體、夾雜物和凝固時(shí)
的補(bǔ)縮、裂紋的防止都非常重要。