课件 金属成型理论基础 第五章 铸件的凝固 第一节 铸件的温度场(2).doc

河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸上次课复习：研究温度场方法的思路。本次课题（或教材章节题目）：第五章 铸件的凝固第一节 铸件的温度场（2）第二节 焊接温度场教学要求：掌握三种研究铸件温度场的方法，焊接温度场的影响因素重 点：对比铸件和焊件温度场。难 点： 教学手段及教具：讲授，板书，PowerPoint课件讲授内容及时间分配：第五章 铸件的凝固第一节 铸件的温度场（55mins）1. 复习上次课的内容（5mins）；2. 铸件温度场的测定 （20 mins）；3. 影响铸件温度场的因素（30 mins）；第二节 焊接温度场（35mins）1. 焊接温度场（30 mins）小结，布置作业（5mins）课后作业1、对比铸件和焊件的温度场的影响因素。 参考资料见附录1第 13 次课 2 学时第五章 铸件的凝固第一节 铸件的温度场（2）三、铸件的温度场的测定测定方法见图3-11 铸件及铸型各部分安放热电偶，然后分别利用多点自动记录装置给出温度与时间的曲线 如图3-12a 其中1、2、3、为铸件中不同位置（距界面间距）每一条曲线代表铸件某一特定位置的温度随时间变化的曲线。根据图3-12a可给出铸件断面上不同时刻的温度场图3-12b （叙述曲线的做法）和铸件凝固动态曲线（下一节讲）从温度场曲线看出：温度场随时间变化 - -不稳定温度场； 温度场的变化速率- 温度梯度；两个例子： 图3-13是纯铝圆柱形铸件的温度场a铸型中的液态金属几乎同时从t浇 降到ts b接近铸件表面的合金结晶时释放，阻止了内部合金的温度下降，在曲线上表现出平台；c拐点出现的时刻说明结晶（凝固前沿）到达的时刻；d凝固初期，温度梯度大，以后逐渐减慢；e固溶体合金的温度场与此相似tL有拐点 ts没有明显拐点图3-14共晶型合金的温度场a铸型内合金很快降至液相线温度b两个拐点：tL液相线温度 ts 共晶温度两个概念：等温面（等温线）：某一瞬间温度场中温度相同点组成的面（或线）有时温度场用等温面（或线）表示。用途：不规则的铸件通过测定或通过数值模拟来确定等温面，直观判断铸件的凝固顺序，找出缩孔的位置。所以对铸造工艺设计很有意义。四、影响铸件温度场的因素以上已指出：某一瞬间的温度场可以用等温面表示，即是由不同温度的等温面组成。温度场任何点的温度沿等温面法线方向上的增加率称为该点的温度梯度：gradt=（/m）所以，温度梯度是表示温度场沿单位长度上的温度变化速率，也是时间空间的函数。gradt增大 ，铸件的温度场越陡，铸件的凝固速度越大。下面讨论温度场的影响因素，实际上是温度梯度的影响因素。1 金属性质的影响：（1）金属的热扩散率 ：a=a 变大，铸件内部的温度均匀化的能力就大，温度梯度小，温度分布曲线平坦；a 下降与上相反。av上升，gradt 下降； a高合金钢平面壁内角；内角易热裂；图3-16 直内角改成圆内角，散热条件得到改善，减少热裂需要直角处，应采取措施（冷铁）。 第二节 焊接温度场1概念及表征：温度场焊接时，焊件上某瞬时的温度分布。用等温线或等温面表示，对比地理的等高线的知识。2焊接传热的基本形式： 热源焊件：辐射和对流； 母材和焊条一部分另一部分：热传导。 辐射自然界中的一切物体,只要温度在绝对温度零度以上,都以电磁波的形式时刻不停地向外传送热量,这种传送能量的方式称为。 对流靠气体或液体的流动来传热的方式。是液体和气体中热传递的主要方式， 热传导热从物体温度较高的一部分沿着物体传到温度较低的部分的方式。是固体中热传递的主要方式。 本科研究内容焊件上温度分布及其随时间的温度变化问题； 形式热传导为主。 3分类： a 按温度变化情况分：稳定温度场，非稳定温度场，准稳定温度场； 焊接温度场准稳定温度场，温度虽然在变，但各点以固定的温度随热源移动。 b按传热类型分：三维温度场， 二维温度场，一维温度场；4影响因素：a热源的特性：热能越集中，温度 场范围越小；b焊接参数图0-7。 焊接线能量热源功率q焊接速度v。c母材的物理性质： 热导率导热的能力； 纯铁、碳钢和低合金钢：温度，热导率； 不锈钢、耐热钢和耐酸钢：温度，热导率； 比热容c1g，温升1所需的热量； 体积比热容c单位体积，温升