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如何测定铸件的温度场分布?

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:图7-2所示装置是测定的铸件温度场实例。如果型腔两对侧型壁的散热条件相同,则断面上温度场对壁厚中心线是对称的。从图7-3可以看出,型腔中的合金液几乎同时从浇注温度很快降到液相线温度T L。接近铸件表面的合金结晶时放出的结晶潜热,阻止了内部合金液温度的继续下降,使之保持在液相线温度;越往内,保持在液相线温度的时间则越长。曲线上的拐点表示铸件中该等温面上开始凝固的时间。

如何测定铸件的温度场分布?

图7-2所示装置是测定的铸件温度场实例。将一组(图中用六根)热电偶的热端,固定在铸件型腔的横断面上(为避免铸件顶部和底部散热的影响,该横断面处于铸件长度一半处),六根热电偶从铸件表面至中心按一定的间隔距离排列。液态金属注入型腔后,多点自动记录电子电位差计(或其他自动记录式二次仪表)将各测点温度随时间的变化,自动绘制成温度—时间曲线,如图7-3(a)所示。

根据各测点的温度—时间曲线(即冷却曲线),可绘制出铸件断面上不同时刻的温度场和铸件凝固动态曲线。

铸件温度场的绘制方法如下:在图7-3(a)的右方,以温度为纵坐标和以距铸件表面的距离为横坐标,图7-3(a)中同一时刻(图中以4min为例)各点的温度分别标注于新坐标系的相应点上,连接各标注点即得到4min时铸件断面自表面到中心的温度分布。以此类推,则可绘制出其他时刻铸件断面上的温度分布,如图7-3(b)所示。

图7-1 铸铁件在砂型和金属型中的温度场

(a)砂型;(b)金属型
T—铸件温度;T 10—铸件初始温度(浇注后型腔内金属温度)

可以看出,铸件的温度场是不稳定的,它随时间而变化。如果型腔两对侧型壁的散热条件相同(即对铸件的冷却条件相同),则断面上温度场对壁厚中心线是对称的。

在同一瞬间,温度场中温度相同点所组成的面(或线)称为等温面(或等温线),它可以是平面(或直线)也可以是曲面(或曲线)。对于圆柱形铸件,如果圆柱体无限长而且圆柱面各处散热条件相同,则等温面为平行于铸件表面的圆柱面,纵断面上的等温线为平行于铸件表面的直线;横断面上的等温线为与铸件横断面同心的同心圆。(www.xing528.com)

从图7-3(b)可以看出,型腔中的合金液几乎同时从浇注温度很快降到液相线温度T L。接近铸件表面的合金结晶时放出的结晶潜热,阻止了内部合金液温度的继续下降,使之保持在液相线温度;越往内,保持在液相线温度的时间则越长。曲线上的拐点表示铸件中该等温面上开始凝固的时间。

图7-2 铸件温度场测定方法实例

1—铸型;2—热电偶;3、4—自动温度记录仪;5—浇注系统

图7-3 AI—Zn合金(w Zn=42%)铸件断面上各测温点的冷却曲线、断面温度场和断面凝固动态曲线

(a)冷却曲线;(b)温度场;(c)凝固动态图;(d)2min时断面上各区分布

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