金屬凝固理論思考題【第二章】

1、思考題1、凝固速度對凝固組織、性能與凝固缺陷的產(chǎn)生有重要影響。試分析通過那些工藝措施來改變或控制凝固速度？答：（1）采用不同的澆鑄方式； （2）改變鑄型的保溫性能； （3）改變金屬液的合金成分； （4）控制澆鑄溫度和速度。2、影響鑄件凝固方式的因素有那些？答：（1）金屬本身的凝固特點。如凝固的溫度范圍； （2）外界條件。如凝固時的溫度梯度。3、何為凝固動態(tài)曲線？有何意義？答：根據(jù)凝固體斷面各位置的溫度與時間關(guān)系曲線在位置和時間坐標(biāo)圖上繪制出典型溫度的連線稱為凝固動態(tài)曲線； 根據(jù)凝固動態(tài)曲線可以判斷出鑄件在凝固時不同時間的凝固區(qū)寬窄（即結(jié)晶溫度范圍），而金屬凝固區(qū)的寬窄決定了凝固體的凝固方式。4

2、、凝固方式分為幾種？對鑄件質(zhì)量有何影響？答：分為三種，分別為逐層凝固方式、體積凝固方式和中間凝固方式。 （1）逐層凝固方式。流動性好，容易獲得健全的凝固體，液體補縮性好，凝固體組織致密，形成集中縮孔的傾向大，熱裂傾向小。氣孔傾向小，應(yīng)力大，宏觀偏析嚴(yán)重； （2）體積凝固方式。流動性不好，不容易獲得健全的凝固體，液體補縮性不好，凝固體的組織不致密，形成集中縮孔的傾向小，熱裂傾向大。氣孔傾向大，應(yīng)力小，宏觀偏析不嚴(yán)重； （3）中間凝固方式。鑄件質(zhì)量介于兩者之間。5、凝固時間“平方根定律”與“折算厚度法則”有何區(qū)別？答：二者的形式一樣，但意義卻不一樣。“平方根定律”揭示了凝固過程的基本規(guī)律，是計算凝

3、固時間的基本公式，該公式對大平板、球體和長圓柱體比較精確，對短而粗的桿和矩形，由于邊角效應(yīng)的影響，計算結(jié)果偏大； “折算厚度法則”考慮了鑄件形狀影響因素，接近實際，是對平方根定律的修正。6、比較同樣體積大小的球狀、塊狀、板狀及桿狀鑄件凝固時間的長短。答：根據(jù)“折算厚度法則”，其中，（K：凝固系數(shù)），通過二式可得凝固時間表達(dá)式，因為體積一定，同時K一定，所以凝固時間。分析可知，故。7、在砂型中澆鑄尺寸為30030020的純鋁板。設(shè)鑄型的初始溫度為20，澆鑄后瞬間鑄件-鑄型界面溫度立即升至純鋁熔點660，且在鑄件凝固期間保持不變。澆鑄溫度670，金屬與鑄型材料熱物性參數(shù)見表： 熱物性材料導(dǎo)熱系數(shù)比熱容密度熱擴散率結(jié)晶潛熱純鋁212120027006.510-53.910-5砂型0.739184016002.510-7-試求：（1）根據(jù)平方根定律計算不同時刻鑄件凝固層厚度，并作出曲線； （2）分別用“平方根定律”及“折算厚度法則”計算鑄件完全凝固時間并分析差別。解：（1）鑄型單位面積在時間內(nèi)從鑄件吸收的熱量為：，設(shè)在此時間內(nèi)半無限大平板凝固厚度為，則單位面積所放出的熱量為： 20因為，得：