可以看出,鑄件的溫度場(chǎng)隨時(shí)間而變化,為不穩(wěn)定溫度場(chǎng)。鑄件斷面上的溫度場(chǎng)
也稱溫度分布曲線。如果鑄件均勻壁兩側(cè)的冷卻條件相同,則任何時(shí)刻的溫度分布曲線
對(duì)鑄件壁厚的軸線是對(duì)稱的。溫度場(chǎng)的變化速率,即為表征鑄件冷卻強(qiáng)度的溫度梯度。
溫度場(chǎng)能更直觀地顯示出凝固過程的情況。
圖131所示是鑄件的凝固動(dòng)態(tài)曲線,也是根據(jù)直接測(cè)量的溫度時(shí)間曲線繪制的:首先
圖131(a)上給出合金的液相線和固相線溫度,把二直線與溫度時(shí)間曲線相交的各點(diǎn)分
標(biāo)注在圖131(b)(x/R,τ)坐標(biāo)系上,再將各點(diǎn)連接起來,即得凝固動(dòng)態(tài)曲線。縱坐標(biāo)
子x是鑄件表面向中心方向的距離,分母R是鑄件壁厚之半或圓柱體和球體的半徑。因
固是從鑄件壁兩側(cè)同時(shí)向中心進(jìn)行,所以x/R=1表示已凝固至鑄件中心。
鑄件凝固過程中,許多物理參數(shù)都是與溫度密切相關(guān)的。因此,研究金屬液態(tài)成型過程
的凝固現(xiàn)象最主要的就是解決不同時(shí)刻,鑄型和鑄件中溫度場(chǎng)的變化。根據(jù)鑄件溫度場(chǎng),
能預(yù)計(jì)其凝固過程中斷面上各時(shí)刻的凝固區(qū)域大小及變化,凝固速度,凝固時(shí)間,縮松和
孔的傾向等參數(shù),為正確設(shè)計(jì)工藝結(jié)構(gòu)及參數(shù)提供科學(xué)的依據(jù),從而改善鑄件組織及提高
性能。
研究鑄件溫度場(chǎng)的方法有:實(shí)測(cè)法、數(shù)學(xué)解析法和數(shù)值模擬法等。數(shù)學(xué)解析方法是利用
用數(shù)學(xué)方法研究鑄件和鑄型的傳熱,主要目的是利用傳熱學(xué)的理論。
②σSG<σLS時(shí),cosθ為負(fù)值,即θ>90°。此情況下,液體傾向于形成球狀,稱之為液體能潤濕固體。θ=180°為完全不潤濕。
2影響界面張力的因素
(1)熔點(diǎn) 原子間結(jié)合力大的物質(zhì),其熔點(diǎn)高,表面張力也大。表13為幾種金屬的熔和表面張力。
(2)溫度 對(duì)于多數(shù)金屬和合金,
度升高,表面張力降低,即dσdt<0。這因?yàn)椋瑴囟壬邥r(shí),液體質(zhì)點(diǎn)間距增,表面質(zhì)點(diǎn)的受力不對(duì)稱性減弱,因表面張力降低。當(dāng)達(dá)到液體的臨界溫時(shí),由于氣液兩相界面消失,表面張等于零。但是,對(duì)于某些合金,如鑄
、碳鋼、銅及其合金等,其表面張力隨溫度的升高而增大,即dσdt>0。如圖1所示。