凝固过程的传热.ppt

§1-1凝固过程的传热特点在金属型铸造、压铸或连续铸造中，通常界面热阻Ri值远大金属和铸型热阻，因此采用准确的hi值，是取得准确结果的关键。严格地说，hi值是随凝固时间而变化的，但是其值只是在浇注初期有较大幅度的变化，此后较为平稳，所以常以常数处理。*第31页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三§1-2非金属型铸造的凝固传热非金属型的特点是，与浇注于其中的金属相比具有非常小的导热系数，因此，金属的凝固速度主要决定于铸型的传热性能，而很少受金属传热性质的影响。由于铸型的导热能力差，在金属凝固的全过程中，铸型外表面的温度变化不大，所以可以将铸型看作是半无限厚的。下面分析一个无限大平板在这种铸型中凝固的情况。浇注的金属假定为纯金属，浇注温度取为其熔点，即金属无过热度，这时，金属-铸型系统的温度分布如图1-3所示。*第32页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三§1-2非金属型铸造的凝固传热*第33页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三§1-2非金属型铸造的凝固传热于是，求温度场的问题简化成了求一维偏微分方程的问题，求解如下：*第34页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三§1-2非金属型铸造的凝固传热*第35页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三§1-2非金属型铸造的凝固传热*第36页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三§1-2非金属型铸造的凝固传热*第37页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三§1-2非金属型铸造的凝固传热*由式(1—14)可知，金属和铸型的热物性结合起来决定凝固速度：在金属方面，熔点高而熔化热和密度小的金属有利于较快凝固；在铸型方面：大的铸型有利于较快凝固。反映铸型的吸热能力，称力铸型的蓄热系数。由式(1-14)还可以看出，金属凝固层厚度与凝固时间的平方根成正比，这说明金属的凝固速度开始时快，尔后随铸型的温度升高而逐渐变慢。第38页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三§1-3金属型铸造的凝固传热*由于金属受具有很高的导热性能，所以在铸件凝固过程中，热流的限制环节通常不在铸型，而在铸件与铸型之间的界面，当铸件凝固收缩和铸型受热膨胀而在铸件-铸型间形成气隙时，界面热阻的作用将变得更为突出。第39页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三§1-3金属型铸造的凝固传热*第40页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三§1-3金属型铸造的凝固传热*为解析具有这种界面温度降的传热问题，这里引进虚拟凝固层厚度和虚拟铸型厚度的概念。即将图1-6a分解为图1-6b和图1-6c使后两者的组合等效于前者。这种方法将界面热阻转化成了铸件和铸型上虚拟加厚的凝固层和铸型厚度，即图中S0和-Eo上的热阻，同时令这两个热阻上的温度降恰好等于界面上的温度降。这样，就把一个具有界面热阻的复杂的传热问题，转变成了在界面上理想接触因而具有共同的界面温度Ti的纯导热问题。第41页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三§1-3金属型铸造的凝固传热*为简化求解过程，作如下假定：(1)问题局限于一维热传导，金属型为半无限大；(2）将原问题的界面热阻视为常数，即界面传热系数hi是常数；(3)金属平面晶前沿在固定的凝固点Ti下凝固；(4)忽略液体金属的过热度和对流；(5)铸件和铸型的热物性值视为常数。第42页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三关于凝固过程的传热第1页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三前言*第2页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三前言*第3页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三前言*第4页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三前言*第5页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三前言*第6页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三前言*第7页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三前言*第8页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三前言*第9页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三前言*第10页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三前言*第11页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三前言*第12页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三前言*第13页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三前言*第14页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三前言*第15页，讲稿共59页，2023年5月2日，星期三前言*