凝固科学基础4.2 铸件-铸型界面 4.3温度场宣讲培训.pptVIP

大连理工大学材料学院本科生课程 材料成形原理 ——液态成形原理 主讲教师：姚曼 教授 大连理工大学 材料科学与工程学院 4 凝固过程的传热问题 Heat Transfer in Solidification * 凝固区域 铸件-铸型界面 ← 确定温度场的方法 Chvorinov法则-确定凝固时间 4 凝固过程的传热问题 * 4.2 铸件-铸型界面 铸件-铸型界面，可能存在 涂料层 气隙 保护渣 厚度几个毫米以下，准确确定有困难。 * 铸件-砂型的界面 与金属相比，砂型的热阻大，是传热系统控制环节。 p111案例4.3砂型-铸件的界面 * 连铸坯-结晶器界面 p113案例4.5分析连铸结晶器（相当于水冷金属型）内1）传热过程 2）温度分布 3）传热控制措施。 * Solution: s L S+L Cu ? h c 水 气隙10-1mm 铸坯 0 x tsteel t tH2O 1) 结晶器内传热现象 2) 结晶器内温度分布 铸坯与结晶器之间气隙热阻最大。 通过控制最大热阻元素-气隙达到控制凝固目的。 具体办法： 改变中间层（气隙）组成： 加润滑油或保护渣，减小气隙热阻，增加热流量； 改变中间层（气隙）厚度： 将金属型（结晶器）做成锥型，上大下小，适应铸坯收缩。减小气隙宽度，增强传热效果。 3) 结晶器内控制传热和凝固的措施 * 凝固区域 铸件-铸型界面 确定温度场的方法 ← Chvorinov法则-确定凝固时间 4 凝固过程的传热问题 * 物质系统内各个点上温度的集合称为温度场。它是时间和空间坐标的函数。 非稳态温度场：温度场不仅在空间上变化，并且也随时间变化的温度场。也称非定常或瞬态温度场。 稳态温度场： 不随时间而变的温度场(即温度只是坐标的函数)。也称定常温度场。 温度场 (temperature field) * 4.3 温度场的确定方法 确定方法： 实验方法：测量温度 计算方法 数学分析法 数值计算法 测温方法 使用热电偶或热电阻作测温元件 案例1 大型螺旋桨测温 案例2 连铸结晶器测温 * 大型船用螺旋桨铸件温度场的测定 p119案例4.8 连续铸钢结晶器内热与力学行为的研究 p119案例4.9 --结晶器测温 * 热电偶安装 安装热电偶后的结晶器铜管（方坯） 圆坯测温结晶器在实验室标定 测温信号计算机采集系统 测温线路布线图 测点温度监测记录 * 温度检测的作用与局限 测温是获得准确铸件温度场的基本方法，根据需要设置测温点。 可获得真实的反映实际的传热、凝固过程，包括铸件和铸型温度分布。是计算所无法代替的。 为温度场计算提供边界条件、初始条件，验证计算结果。 不能在铸件重要部位安装热电偶，测温点有限。 测量复杂、费用成本高，工作量大。 作用 局限 实际应用中，凝固过程温度场的确定：测温+计算。 测温为计算提供初始、边界条件，通过数值计算确定铸件温度场。计算结果的正确性由实测温度验证。 凝固温度场的计算 -数学分析法和数值计算法 思路： 计算温度场需要找到一个描述传热现象的方程式。凝固温度场通常是非稳态的，是空间和时间的函数t=f(x,y,z,?)。要找出一个方程式描述温度场，求解方程，得到温度场。