定制龍骨機(jī)

三、表面張力及其對(duì)成型過(guò)程的影響

１表面張力的實(shí)質(zhì)

表面張力是表面上存在的一個(gè)平行于表面且各向大小相等的張力。表面張力是由于物質(zhì)

在表面上的質(zhì)點(diǎn)受力不均勻而產(chǎn)生的。對(duì)于液體和氣體界面上的質(zhì)點(diǎn) （原子或分子），由于

液體的密度大于氣體的密度，故氣相對(duì)它的作用力遠(yuǎn)小于液體內(nèi)部對(duì)它的作用力，使表面層

質(zhì)點(diǎn)處于不平衡的力場(chǎng)之中。結(jié)果是表面層質(zhì)點(diǎn)受到一個(gè)指向液體內(nèi)部的力，使液體表面有

自動(dòng)縮小的趨勢(shì)。

從物理化學(xué)可知，表面自由能是產(chǎn)生新的單位面積表面時(shí)系統(tǒng)自由能的增量。設(shè)恒溫、

恒壓下表面自由能的增量為ΔＦ，表面自由能為σ。

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(chēng)溫度分布曲線(xiàn)。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(xiàn)

對(duì)鑄件壁厚的軸線(xiàn)是對(duì)稱(chēng)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(guān)地顯示出凝固過(guò)程的情況。

圖１３１所示是鑄件的凝固動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)，也是根據(jù)直接測(cè)量的溫度時(shí)間曲線(xiàn)繪制的：首先

圖１３１（ａ）上給出合金的液相線(xiàn)和固相線(xiàn)溫度，把二直線(xiàn)與溫度時(shí)間曲線(xiàn)相交的各點(diǎn)分

標(biāo)注在圖１３１（ｂ）（ｘ／Ｒ，τ）坐標(biāo)系上，再將各點(diǎn)連接起來(lái)，即得凝固動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)?？v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。

２影響?zhàn)ざ鹊囊蛩?/p>

（１）溫度　如式（１５）所示，液體的黏度在溫度不太高時(shí)，式中的指數(shù)項(xiàng)比乘數(shù)項(xiàng)的影響

，即溫度升高，η值下降。在溫度很高時(shí)，指數(shù)項(xiàng)趨近于１，乘數(shù)項(xiàng)將起主要作用，即溫度

高，η值增大，但這已是接近氣態(tài)的情況。圖１８為常用金屬動(dòng)力黏度與溫度的關(guān)系。

（２）熔點(diǎn)　黏度反映原子間結(jié)合力的強(qiáng)弱，與熔點(diǎn)有共同性。因此，合金成分的改變也

定著黏度的大小，圖１９即為 ＭｇＳｎ系合金的相圖與

度的關(guān)系?？梢?jiàn)，難熔化合物的黏度較高，而熔點(diǎn)低

共晶成分合金其黏度低。