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对于铸件温度场的影响,可从金属性质、铸型性质、浇注条件及铸件结构四个方面来
析。
(1)金属性质的影响 金属的热扩散率大,铸件内部的温度均匀化的能力就大,温度梯
就小,断面上温度分布曲线就比较平坦;反之,温度分布曲线就比较峻陡。金属的结晶潜
大,向铸型传热的时间则要长,铸型内表面被加热的温度也高,铸件断面的温度梯度减
,铸件的冷却速度下降,温度场也较平坦。金属的凝固温度越高,在凝固过程中铸件表面
铸型内表面的温度越高,铸型内外表面的温差就越大,且铸型的热导率在高温段随温度的
高而升高,致使铸件断面的温度场有较大的梯度。
(1)铸型的蓄热系数 铸型的蓄热系数b2 (b2= c2ρ2λ槡2)表示铸型从其中的金属中吸
取并储存于本身中热量的能力。蓄热系数b2
越大,铸型的激冷能力就越强,金属液于其中
保持液态的时间就越短,充型能力下降。金属型铸造中,经常采用涂料调整其蓄热系数b2
。
为使金属型浇口和冒口中的金属液缓慢冷却,常在一般的涂料中加入b2
很小的石棉粉。
(2)铸型的温度 预热铸型能减小金属与铸型的温差,从而提高其充型能力。例如,在
金属型中浇注铝合金铸件,将铸型温度由340℃提高到520℃,在相同的浇注温度 (760℃)
下,螺旋线长度由525mm增加到950mm。在熔模铸造中,为得到清晰的铸件轮廓,可将型
壳焙烧到800℃以上进行浇注或利用型壳焙烧刚结束的高温余热进行浇注。
五、铸件的凝固时间
铸件的凝固时间是指从液态金属充满型腔后至凝固完毕所需要的时间,
单位时间凝固层增长的厚度称之为凝固速度。铸件的凝固时间是确定工艺
参数,获得优良质量铸件的重要依据。如在设计冒口和冷铁时需要对铸件的凝固时间进行估
算,以保证冒口具有合适的尺寸和正确布置冷铁。对于大型铸件及生产线的流水作业,也需
要对其凝固时间进行估算。
1.理论推导
仍以无限大平板件为例,在温度场推导的基础上对凝固时间进行简化的理论推导。
由前述对无限大平板的温度场中推导公式