本文标题："热阻对凝固过程中计算机技术的应用-金属实验"
发布者：yiyi ------ 分类: 行业动态 ------
人浏览过-----时间：2016-5-31 1:1:3
热阻对凝固过程中计算机技术的应用-金属实验
热阻
高温液态金属需要一定的时间进行散热而实现凝固，其中散热速率由若干热阻来控制，
从铸件内部向外散热过程中的热阻包括：
(1)液态金属
(2)固态金属
(3)金属／铸型界面
(4)铸型
(5)铸型周围环境
事实上，几乎在所有的铸造过程中，第(1)种热阻都可以忽略，这是因为充型过程中
存在强制对流，冷却过程中存在热对流的作用。湍流和液相混合迅速传热，消除了温度梯
度。并且由于液体总体流动非常迅速，这个过程进行的很快，虽然从大钢锭和铸件的心部
向外传热需要一定时间，但这个时间比起由扩散控制的其他热阻传热所需时间要短得多。
在许多情况下，第(5)种热阻实际上也可以忽略不计。比如，正常砂型的周围环境不
会影响铸件的凝固，因为当铸件内部已经凝固完毕时，铸型外表面几乎不会变热。当然，
这个一般规律也有一些例外，这些例外情况都与各种各样的薄壁铸型有关，因为铸型型壁
较薄时对环境温度比较敏感，此时这个热阻不可忽略。钢铁件在克朗宁(Croning)壳型铸
型(克朗宁壳型铸造工艺是指在砂粒上涂了一层热固性树脂，这些砂粒在热模样上固化生
成一种薄饼状的铸型)中铸造时，使用外壳比较厚或外壳较薄但填充钢丸支撑的铸型，凝
固都会更快。相反，用事先预热的高温粒状耐火材料支撑壳型可延迟壳型精密铸钢件的
凝固，但是如果允许铸型自由地向周围环境辐射热量，则会导致铸钢件凝固加快。在使用
钢铁材料作为模具的铝合金压铸过程中，使用水冷模具可使冷却速率进一步加快。
这三种热阻对凝固过程的影响如今都可以通过计算机不同程度地成功模拟出来。然
而，模拟过程中会涉及复杂的物理和数学问题，尤其对于几何形状复杂的铸件。因此，我
们可以借助一个简单通俗的方法来解决这些复杂问题以获得对问题的理解并得到有益指
导。那就是我们孤立地观察每一种热阻的作用，并且只考虑一维(也就是单向热流)情况。
通过这种方式，我们能够确定出一些有价值的解析模型，这些模型能够与实际情况匹配的
非常好。
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