影響鑄件溫度場的因素課件

第五章液態(tài)金屬的傳熱與凝固方式鑄件的溫度場焊接溫度場鑄件的凝固方式金屬的凝固方式與鑄件質(zhì)量的關(guān)系鑄件的凝固時間第五章液態(tài)金屬的傳熱與凝固方式鑄件的溫度場1第一節(jié)鑄件的溫度場數(shù)學(xué)解析法數(shù)值模擬法鑄件溫度場的測定影響鑄件溫度場的因素第一節(jié)鑄件的溫度場數(shù)學(xué)解析法2溫度場：不同時刻鑄件各個部位的溫度分布。根據(jù)溫度場的變化：預(yù)計凝固區(qū)域大小的變化凝固前沿向中心推進(jìn)的速度縮孔縮松的位置凝固時間在此基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝的設(shè)計：澆注系統(tǒng)、冒口、冷鐵、及其他的工藝措施。研究溫度場的方法：實測法、數(shù)學(xué)解析法、數(shù)值模擬法。溫度場：不同時刻鑄件各個部位的溫度分布。3一數(shù)學(xué)解析法應(yīng)用數(shù)學(xué)方法研究鑄件和鑄型的傳熱。鑄件在鑄型中的凝固極為復(fù)雜：

1.不穩(wěn)定的傳熱

2.鑄件的傳熱大多為三維傳熱

3.釋放結(jié)晶潛熱

4.鑄件、鑄型的熱物理參數(shù)隨溫度而變所以用數(shù)學(xué)解析的方法研究此過程必須進(jìn)行簡化

一數(shù)學(xué)解析法應(yīng)用數(shù)學(xué)方法研究鑄件和鑄型的傳熱。4對于不穩(wěn)定導(dǎo)熱：：熱擴(kuò)散率；以上微分方程的解特別復(fù)雜，只能用來解決特殊的問題。如：平壁、球、圓柱——溫度場是一維的對于不穩(wěn)定導(dǎo)熱：：熱擴(kuò)散率；以上微分方程的解特別復(fù)雜，只能用5推導(dǎo)過程例：假設(shè)具有一個平面的半無限大鑄件在半無限大鑄型冷卻。條件如下：鑄件、鑄型1.鑄型和鑄件的材質(zhì)是均質(zhì)2.鑄型初始溫度為t2；3.設(shè)液態(tài)金屬充滿鑄型后立即停止流動且各處溫度均勻及鑄件的初始溫度為t14.坐標(biāo)原點設(shè)在鑄型與鑄件接觸面上。a1c1

t1p1推導(dǎo)過程例：假設(shè)具有一個平面的半無限大鑄件在半無限大鑄型冷卻6通解：erf（x）為高斯誤差函數(shù)，其計算式為：在以上條件下，鑄型和鑄件任意一點的溫度T與y和z無關(guān)，為一維導(dǎo)熱問題：3通解：erf（x）為高斯誤差函數(shù)，其計算式為：在以上條件下，7對于鑄件：=代入邊界條件：t1=tF+（tF-t10）erf（）對于鑄件：=8對于鑄型導(dǎo)熱微分方程為：

==t2=C2+D2erf（）同理可得：t2=tF+（t20-tF）erf（）tF是未知的下面求tF：界面熱流連續(xù)對于鑄型導(dǎo)熱微分方程為：=t2=C2+D2erf（）同理可得9

=，==

b1（tF-t10）=b2（t20-tF);tF==，10影響鑄件溫度場的因素課件11影響鑄件溫度場的因素課件12影響鑄件溫度場的因素課件13數(shù)值模擬法可以利用計算機(jī)進(jìn)行大量的計算，來得到溫度場的滿意結(jié)果（近似解）下面以有限差分法為例：

=沿?zé)崃鞣较虬盐矬w分割為若干單元，端面為一單位面積，單元長度為△x則用差分代替微分：數(shù)值模擬法可以利用計算機(jī)進(jìn)行大量的計算，來得到溫度場的141.一維系統(tǒng)

=

==1.一維系統(tǒng)15令：M=

t’=[t0+(M-2)t1+t2]

為不穩(wěn)定導(dǎo)熱的有限差分計算方程

=t1’

=t0=t1此方程的解：M令：M==t1’=t0=t1此方程的解：M16以上為鑄件或鑄型內(nèi)部的溫度計算方式，下面討論一個界面的單元的處理方法

baab,,鑄件鑄型baoab,,以上為鑄件或鑄型內(nèi)部的溫度計算方式，下面討論一個界面的單元的172、鑄件溫度場數(shù)值計算中的幾個問題（1）鑄件一鑄型界面的初始溫度鑄件的初始溫度為澆注溫度、鑄型室度界面初始溫度：tF=為了省去砂型單元的傳熱計算，可以實測求出一下各函數(shù):作為邊界條件來計算鑄件的溫度場.ta-ta′=f();

=f(

)

f()2、鑄件溫度場數(shù)值計算中的幾個問題ta-ta′=f();=18（2）鑄件一鑄型界面的處理澆入后，界面可能出現(xiàn)間隙：對一維傳熱

he：間隙對流傳熱的等效換熱系數(shù)一可實測。（3）凝固潛熱的處理：在凝固過程中，使鑄件溫度下降緩慢，討論時有以下處理方法。1)溫度回升法

2)等價比熱容法

3)積分法4)熱焓法（2）鑄件一鑄型界面的處理19三、鑄件的溫度場的測定三、鑄件的溫度場的測定20四、影響鑄件溫度場的因素1.金屬性質(zhì)的影響：

變大鑄件內(nèi)部的溫度均勻化的能力就大，溫度梯度小，溫度分布曲線平坦；（2）結(jié)晶潛熱

L上升，鑄型內(nèi)表面被加熱的溫度也高，gradt下降溫度曲線平坦。（1）金屬的熱擴(kuò)散率：=四、影響鑄件溫度場的因素1.金屬性質(zhì)的影響：（1）金屬的熱擴(kuò)21

（3）金屬的凝固溫度

tL越高，鑄型內(nèi)外表面溫度差集越大，gradt升高。有色金屬溫度場平坦，

鑄鐵件、鑄鋼件較陡因為有色合金tL低。2.

鑄型的吸熱速度越大，則鑄件的凝固速度越大，斷面的溫度場的梯度也就越大。鑄型性質(zhì)的影響

鑄型性質(zhì)的影響22（1）鑄型的蓄熱系數(shù)b2b2越大，冷卻能力強，鑄件中的gradt越大（2）鑄型的預(yù)熱溫度：鑄型溫度上升，冷卻作用小，gradt下降熔模鑄造的型殼金屬型需加熱，提高鑄件精度減少熱裂3．澆注條件的影響砂型中t澆上升t2上升，gradt下降金屬型中上升熱量迅速導(dǎo)出，澆注溫度影響不明顯（1）鑄型的蓄熱系數(shù)b2234.鑄件結(jié)構(gòu)的影響：（1）鑄件的壁厚壁厚越大，gradt變??；壁厚越小，gradt變大（2）鑄件的形狀鑄型中被液態(tài)金屬包圍的突出部分，型芯以及靠近內(nèi)澆道附近的鑄型部分，由于大量金屬液通過，被加熱到很高溫度，吸熱能力顯著下降，對應(yīng)鑄件部分的溫度場較平坦。4.鑄件結(jié)構(gòu)的影響：24L、T形等固相線位置（不同時刻）——外角的冷卻速度>平面壁>內(nèi)角；內(nèi)角面熱裂直內(nèi)角改成圓內(nèi)角，散熱條件得到改善，減少熱裂需要直角處，應(yīng)采取措施（冷鐵）。影響鑄件溫度場的因素課件25第二節(jié)焊接溫度場焊接傳熱的基本形式分類影響焊接溫度場的因素第二節(jié)焊接溫度場26溫度場――焊接時，焊件上某瞬時的溫度分布。用等溫線或等溫面表示。1）概念溫度場――焊接時，焊件上某瞬時的溫度分布。1）概272）焊接傳熱的基本形式：輻射――自然界中的一切物體,只要溫度在絕對溫度零度以上,都以電磁波的形式時刻不停地向外傳送熱量,

這種傳送能量的方式稱為――。熱傳導(dǎo)――熱從物體溫度較高的一部分沿著物體傳到溫度較低的部分的方式。是固體中熱傳遞的主要方式。對流――靠氣體或液體的流動來傳熱的方式。是液體和氣體中熱傳遞的主要方式，熱源→焊件－－輻射和對流為主；母材和焊條→其他部分－－熱傳導(dǎo)為主；2）焊接傳熱的基本形式：輻射――自然界中的一切物體,只要溫度283）焊接溫度場的類型按溫度變化分按傳熱類型分3）焊接溫度場的類型按溫度變化分按傳熱類型分29不穩(wěn)定溫度場：溫度場隨時間變化。穩(wěn)定溫度場：不隨時間而變的溫度場。準(zhǔn)穩(wěn)定溫度場：恒定熱功率的熱源的溫度場。a)按溫度變化分不穩(wěn)定溫度場：溫度場隨時間變化。穩(wěn)定溫度場：不隨時間而變的30焊接溫度場建立動坐標(biāo)系－－熱源移動速度相同；－－熱源作用點為坐標(biāo)原點；則動坐標(biāo)系中各點的溫度不隨時間而變。

移動熱源－－焊件上各點溫度隨時間及空間而變化（不穩(wěn)定溫度場－－經(jīng)過一段時間后，達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)定狀態(tài)（移動熱源周圍的溫度場不隨時間改變）。焊接溫度場建立動坐標(biāo)系移動熱源－－焊件上各點溫度隨時31

b)按焊接傳熱類型分

細(xì)棒，面狀熱源

一維溫度場厚大工件，點狀熱源

三維溫度場薄板，線狀熱源

二維溫度場b)按焊接傳熱類型分細(xì)棒，面狀熱源厚大工件324）影響焊接溫度場的因素

熱源的特性焊接參數(shù)母材熱物理性能工件的形態(tài)4）影響焊接溫度場的因素?zé)嵩吹奶匦?3熱源的特性熱源性質(zhì)不同，溫度場分布不同。熱源能量越集中，溫度場范圍越小。電弧焊－－25mm以上的鋼板、20mm以上的不銹鋼－－點狀熱源。

電渣焊－－100mm以上的鋼板－－線狀熱源。熱源的特性熱源性質(zhì)不同，溫度場分布不同。熱源能量越集中，34焊接參數(shù)熱源功率；

焊接速度；焊速的影響焊接參數(shù)熱源功率；焊接速度；焊速的影響35熱源功率的影響熱源功率的影響36多層焊對溫度場的影響多層焊對溫度場的影響37母材的熱物理性質(zhì)母材的熱物理性質(zhì)38比熱容－－1克物質(zhì)每升高1攝氏度所需的熱.體積比熱容（cρ）：

單位體積物質(zhì)每升高1攝氏度所需的熱。表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)α：散熱體表面與周圍介質(zhì)每相差1攝氏度時，

在單位時間內(nèi)單位面積所散失的熱量。比熱容－－1克物質(zhì)每升高1攝氏度所需的熱.體積比熱容（cρ）39熱擴(kuò)散率（a）：表示溫度傳播的速度熱導(dǎo)率

純鐵、碳鋼和低合金鋼－溫度↑，熱導(dǎo)率↓；不銹鋼、耐熱鋼和耐酸鋼－溫度↑，熱導(dǎo)率↑；熱擴(kuò)散率（a）：表示溫度傳播的速度熱導(dǎo)率純鐵、碳鋼和低合金40異種鋼接頭的有限元模型溫度場的計算結(jié)果異種鋼接頭的有限元模型溫度場的計算結(jié)果41影響鑄件溫度場的因素課件42

(假設(shè)焊件從熱源獲得的瞬時熱能相等)3tT012固定熱源直接作用特定部位的溫度隨時間的變化曲線

1—厚大件2—薄板3—細(xì)桿

厚大件對電弧加熱部位的冷卻作用最強，接頭溫度下降速度最快。其次是薄板，而細(xì)桿的散熱速度最慢。(假設(shè)焊件從熱源獲得的瞬時熱能相等)3tT01243第三節(jié)鑄件的凝固方式一、凝固動態(tài)曲線：左邊線：液相邊界—凝固始點右邊線：固相邊界—凝固終點凝固動態(tài)曲線：表示鑄件段面上液相和固相等溫線由表面向中心推移的動態(tài)曲線。第三節(jié)鑄件的凝固方式一、凝固動態(tài)曲線：44二、凝固區(qū)域及其結(jié)構(gòu)除純金屬、共晶成分合金外，一般鑄件的凝固過程分為固相區(qū)、凝固區(qū)和液相區(qū)。二、凝固區(qū)域及其結(jié)構(gòu)除純金屬、共晶成分合金外，一般鑄件的凝45三、鑄件的凝固方式及影響因素：（一）鑄件的凝固方

1、逐層凝固方式：無凝固區(qū)或凝固區(qū)很窄a）恒溫下結(jié)晶的純金屬或共晶成分合金

b）結(jié)晶溫度范圍很窄或斷面溫度梯度很大三、鑄件的凝固方式及影響因素：462.體積凝固方式（糊狀凝固方式）凝固動態(tài)曲線上的兩相邊界的縱向間距很小或是無條件重合。a、鑄件斷面溫度平坦b、結(jié)晶溫度范圍很寬——凝固動態(tài)曲線上的兩相邊界縱向間距很大2.體積凝固方式（糊狀凝固方式）473、中間凝固方式：a、結(jié)晶溫度范圍較窄b、鑄件斷面的溫度梯度較大特點：凝固初期似逐層凝固——凝固動態(tài)曲線上的兩相邊界縱向距較小凝固后期似糊狀凝固3、中間凝固方式：48（二）凝固方式的影響因素：1、合金結(jié)晶溫度范圍2、斷面溫度梯度（二）凝固方式的影響因素：49第四節(jié)金屬的凝固方式與鑄件質(zhì)量的關(guān)系一、逐層凝固方式：①凝固前沿與液體接觸，收縮可得到補充。分散性縮松的傾向小，產(chǎn)生集中縮孔；補縮性好。出現(xiàn)中心線縮孔。②收縮受阻產(chǎn)生裂紋時，易愈合，熱裂傾向小③充型能力好（充型過程發(fā)生凝固時）第四節(jié)金屬的凝固方式與鑄件質(zhì)量的關(guān)系一、逐層凝固方式50二、體積凝固方式二、體積凝固方式51二、體積凝固方式寬結(jié)晶溫度范圍的合金，一般（如砂型）情況下為體積凝固方式，凝固區(qū)域易發(fā)展成為樹枝發(fā)達(dá)的粗大等軸晶組織。①當(dāng)粗大的等軸晶相互連接以后，便將未凝固的液態(tài)金屬分割為一個個互不溝通的溶池，鑄件中易形成縮松，普通冒口不易清除。②等軸晶越粗大，高溫強度越低；晶間出現(xiàn)裂紋時，得不到液態(tài)金屬的充填——熱裂傾向較大。③充型能力差。二、體積凝固方式寬結(jié)晶溫度范圍的合金，一般（如砂型）情況下為52三、中間凝固方式中等結(jié)晶溫度范圍的合金：中碳鋼、高錳鋼，一部分特種黃銅和白口鑄鐵。其補縮特性、熱裂傾向性、充型性能介于以上兩種凝固方式之間。三、中間凝固方式中等結(jié)晶溫度范圍的合金：中碳鋼、高錳鋼，一53第五節(jié)鑄件的凝固時間鑄件的凝固時間：從液態(tài)金屬充滿鑄型后至凝固完畢所需要的時間。凝固速度：單位時間凝固層增長的厚度為凝固速度。設(shè)計冒口、冷鐵→估算凝固時間。大型重要件，掌握打箱時間

第五節(jié)鑄件的凝固時間鑄件的凝固時間：從液態(tài)金屬充滿鑄型54一．凝固時間的理論計算經(jīng)驗計算法1.“平方根定律”2.“折算厚度”法則一．凝固時間的理論計算55本章總結(jié)重點：鑄件溫度場——三種研究方法凝固動態(tài)曲線←由冷卻曲線，凝固動態(tài)曲線的作用凝固方式及其影響因素凝固方式與鑄件質(zhì)量的關(guān)系凝固時間本章總結(jié)重點：鑄件溫度場——三種研究方法56第五章液態(tài)金屬的傳熱與凝固方式鑄件的溫度場焊接溫度場鑄件的凝固方式金屬的凝固方式與鑄件質(zhì)量的關(guān)系鑄件的凝固時間第五章液態(tài)金屬的傳熱與凝固方式鑄件的溫度場57第一節(jié)鑄件的溫度場數(shù)學(xué)解析法數(shù)值模擬法鑄件溫度場的測定影響鑄件溫度場的因素第一節(jié)鑄件的溫度場數(shù)學(xué)解析法58溫度場：不同時刻鑄件各個部位的溫度分布。根據(jù)溫度場的變化：預(yù)計凝固區(qū)域大小的變化凝固前沿向中心推進(jìn)的速度縮孔縮松的位置凝固時間在此基礎(chǔ)上進(jìn)行工藝的設(shè)計：澆注系統(tǒng)、冒口、冷鐵、及其他的工藝措施。研究溫度場的方法：實測法、數(shù)學(xué)解析法、數(shù)值模擬法。溫度場：不同時刻鑄件各個部位的溫度分布。59一數(shù)學(xué)解析法應(yīng)用數(shù)學(xué)方法研究鑄件和鑄型的傳熱。鑄件在鑄型中的凝固極為復(fù)雜：

1.不穩(wěn)定的傳熱

2.鑄件的傳熱大多為三維傳熱

3.釋放結(jié)晶潛熱

4.鑄件、鑄型的熱物理參數(shù)隨溫度而變所以用數(shù)學(xué)解析的方法研究此過程必須進(jìn)行簡化

一數(shù)學(xué)解析法應(yīng)用數(shù)學(xué)方法研究鑄件和鑄型的傳熱。60對于不穩(wěn)定導(dǎo)熱：：熱擴(kuò)散率；以上微分方程的解特別復(fù)雜，只能用來解決特殊的問題。如：平壁、球、圓柱——溫度場是一維的對于不穩(wěn)定導(dǎo)熱：：熱擴(kuò)散率；以上微分方程的解特別復(fù)雜，只能用61推導(dǎo)過程例：假設(shè)具有一個平面的半無限大鑄件在半無限大鑄型冷卻。條件如下：鑄件、鑄型1.鑄型和鑄件的材質(zhì)是均質(zhì)2.鑄型初始溫度為t2；3.設(shè)液態(tài)金屬充滿鑄型后立即停止流動且各處溫度均勻及鑄件的初始溫度為t14.坐標(biāo)原點設(shè)在鑄型與鑄件接觸面上。a1c1

t1p1推導(dǎo)過程例：假設(shè)具有一個平面的半無限大鑄件在半無限大鑄型冷卻62通解：erf（x）為高斯誤差函數(shù)，其計算式為：在以上條件下，鑄型和鑄件任意一點的溫度T與y和z無關(guān)，為一維導(dǎo)熱問題：3通解：erf（x）為高斯誤差函數(shù)，其計算式為：在以上條件下，63對于鑄件：=代入邊界條件：t1=tF+（tF-t10）erf（）對于鑄件：=64對于鑄型導(dǎo)熱微分方程為：

==t2=C2+D2erf（）同理可得：t2=tF+（t20-tF）erf（）tF是未知的下面求tF：界面熱流連續(xù)對于鑄型導(dǎo)熱微分方程為：=t2=C2+D2erf（）同理可得65

=，==

b1（tF-t10）=b2（t20-tF);tF==，66影響鑄件溫度場的因素課件67影響鑄件溫度場的因素課件68影響鑄件溫度場的因素課件69數(shù)值模擬法可以利用計算機(jī)進(jìn)行大量的計算，來得到溫度場的滿意結(jié)果（近似解）下面以有限差分法為例：

=沿?zé)崃鞣较虬盐矬w分割為若干單元，端面為一單位面積，單元長度為△x則用差分代替微分：數(shù)值模擬法可以利用計算機(jī)進(jìn)行大量的計算，來得到溫度場的701.一維系統(tǒng)

=

==1.一維系統(tǒng)71令：M=

t’=[t0+(M-2)t1+t2]

為不穩(wěn)定導(dǎo)熱的有限差分計算方程

=t1’

=t0=t1此方程的解：M令：M==t1’=t0=t1此方程的解：M72以上為鑄件或鑄型內(nèi)部的溫度計算方式，下面討論一個界面的單元的處理方法

baab,,鑄件鑄型baoab,,以上為鑄件或鑄型內(nèi)部的溫度計算方式，下面討論一個界面的單元的732、鑄件溫度場數(shù)值計算中的幾個問題（1）鑄件一鑄型界面的初始溫度鑄件的初始溫度為澆注溫度、鑄型室度界面初始溫度：tF=為了省去砂型單元的傳熱計算，可以實測求出一下各函數(shù):作為邊界條件來計算鑄件的溫度場.ta-ta′=f();

=f(

)

f()2、鑄件溫度場數(shù)值計算中的幾個問題ta-ta′=f();=74（2）鑄件一鑄型界面的處理澆入后，界面可能出現(xiàn)間隙：對一維傳熱

he：間隙對流傳熱的等效換熱系數(shù)一可實測。（3）凝固潛熱的處理：在凝固過程中，使鑄件溫度下降緩慢，討論時有以下處理方法。1)溫度回升法

2)等價比熱容法

3)積分法4)熱焓法（2）鑄件一鑄型界面的處理75三、鑄件的溫度場的測定三、鑄件的溫度場的測定76四、影響鑄件溫度場的因素1.金屬性質(zhì)的影響：

變大鑄件內(nèi)部的溫度均勻化的能力就大，溫度梯度小，溫度分布曲線平坦；（2）結(jié)晶潛熱

L上升，鑄型內(nèi)表面被加熱的溫度也高，gradt下降溫度曲線平坦。（1）金屬的熱擴(kuò)散率：=四、影響鑄件溫度場的因素1.金屬性質(zhì)的影響：（1）金屬的熱擴(kuò)77

（3）金屬的凝固溫度

tL越高，鑄型內(nèi)外表面溫度差集越大，gradt升高。有色金屬溫度場平坦，

鑄鐵件、鑄鋼件較陡因為有色合金tL低。2.

鑄型的吸熱速度越大，則鑄件的凝固速度越大，斷面的溫度場的梯度也就越大。鑄型性質(zhì)的影響

鑄型性質(zhì)的影響78（1）鑄型的蓄熱系數(shù)b2b2越大，冷卻能力強，鑄件中的gradt越大（2）鑄型的預(yù)熱溫度：鑄型溫度上升，冷卻作用小，gradt下降熔模鑄造的型殼金屬型需加熱，提高鑄件精度減少熱裂3．澆注條件的影響砂型中t澆上升t2上升，gradt下降金屬型中上升熱量迅速導(dǎo)出，澆注溫度影響不明顯（1）鑄型的蓄熱系數(shù)b2794.鑄件結(jié)構(gòu)的影響：（1）鑄件的壁厚壁厚越大，gradt變小；壁厚越小，gradt變大（2）鑄件的形狀鑄型中被液態(tài)金屬包圍的突出部分，型芯以及靠近內(nèi)澆道附近的鑄型部分，由于大量金屬液通過，被加熱到很高溫度，吸熱能力顯著下降，對應(yīng)鑄件部分的溫度場較平坦。4.鑄件結(jié)構(gòu)的影響：80L、T形等固相線位置（不同時刻）——外角的冷卻速度>平面壁>內(nèi)角；內(nèi)角面熱裂直內(nèi)角改成圓內(nèi)角，散熱條件得到改善，減少熱裂需要直角處，應(yīng)采取措施（冷鐵）。影響鑄件溫度場的因素課件81第二節(jié)焊接溫度場焊接傳熱的基本形式分類影響焊接溫度場的因素第二節(jié)焊接溫度場82溫度場――焊接時，焊件上某瞬時的溫度分布。用等溫線或等溫面表示。1）概念溫度場――焊接時，焊件上某瞬時的溫度分布。1）概832）焊接傳熱的基本形式：輻射――自然界中的一切物體,只要溫度在絕對溫度零度以上,都以電磁波的形式時刻不停地向外傳送熱量,

這種傳送能量的方式稱為――。熱傳導(dǎo)――熱從物體溫度較高的一部分沿著物體傳到溫度較低的部分的方式。是固體中熱傳遞的主要方式。對流――靠氣體或液體的流動來傳熱的方式。是液體和氣體中熱傳遞的主要方式，熱源→焊件－－輻射和對流為主；母材和焊條→其他部分－－熱傳導(dǎo)為主；2）焊接傳熱的基本形式：輻射――自然界中的一切物體,只要溫度843）焊接溫度場的類型按溫度變化分按傳熱類型分3）焊接溫度場的類型按溫度變化分按傳熱類型分85不穩(wěn)定溫度場：溫度場隨時間變化。穩(wěn)定溫度場：不隨時間而變的溫度場。準(zhǔn)穩(wěn)定溫度場：恒定熱功率的熱源的溫度場。a)按溫度變化分不穩(wěn)定溫度場：溫度場隨時間變化。穩(wěn)定溫度場：不隨時間而變的86焊接溫度場建立動坐標(biāo)系－－熱源移動速度相同；－－熱源作用點為坐標(biāo)原點；則動坐標(biāo)系中各點的溫度不隨時間而變。

移動熱源－－焊件上各點溫度隨時間及空間而變化（不穩(wěn)定溫度場－－經(jīng)過一段時間后，達(dá)到準(zhǔn)穩(wěn)定狀態(tài)（移動熱源周圍的溫度場不隨時間改變）。焊接溫度場建立動坐標(biāo)系移動熱源－－焊件上各點溫度隨時87

b)按焊接傳熱類型分

細(xì)棒，面狀熱源

一維溫度場厚大工件，點狀熱源

三維溫度場薄板，線狀熱源

二維溫度場b)按焊接傳熱類型分細(xì)棒，面狀熱源厚大工件884）影響焊接溫度場的因素

熱源的特性焊接參數(shù)母材熱物理性能工件的形態(tài)4）影響焊接溫度場的因素?zé)嵩吹奶匦?9熱源的特性熱源性質(zhì)不同，溫度場分布不同。熱源能量越集中，溫度場范圍越小。電弧焊－－25mm以上的鋼板、20mm以上的不銹鋼－－點狀熱源。

電渣焊－－100mm以上的鋼板－－線狀熱源。熱源的特性熱源性質(zhì)不同，溫度場分布不同。熱源能量越集中，90焊接參數(shù)熱源功率；

焊接速度；焊速的影響焊接參數(shù)熱源功率；焊接速度；焊速的影響91熱源功率的影響熱源功率的影響92多層焊對溫度場的影響多層焊對溫度場的影響93母材的熱物理性質(zhì)母材的熱物理性質(zhì)94比熱容－－1克物質(zhì)每升高1攝氏度所需的熱.體積比熱容（cρ）：

單位體積物質(zhì)每升高1攝氏度所需的熱。表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)α：散熱體表面與周圍介質(zhì)每相差1攝氏度時，

在單位時間內(nèi)單位面積所散失的熱量。比熱容－－1克物質(zhì)每升高1攝氏度所需的熱.體積比熱容（cρ）95熱擴(kuò)散率（a）：表示溫度傳播的速度熱導(dǎo)率

純鐵、碳鋼和低合金鋼－溫度↑，熱導(dǎo)率↓；不銹鋼、耐熱鋼和耐酸鋼－溫度↑，熱導(dǎo)率↑；熱擴(kuò)散率（a）：表示溫度傳播的速度熱導(dǎo)率純鐵、碳鋼和低合金96異種鋼接頭的有限元模型溫度場的計算結(jié)果異種鋼接頭的有限元模型溫度場的計算結(jié)果97影響鑄件溫度場的因素課件98

(假設(shè)焊件從熱源獲得的瞬時熱能相等)3tT012固定熱源直接作用特定部位的溫度隨時間的變化曲線

1—厚大件2—薄板3—細(xì)桿

厚大件對電弧加熱部位的冷卻作用最強，接頭溫度下降速度最快。其次是薄板，而細(xì)桿的散熱速度最慢。(假設(shè)焊件從熱源獲得的瞬時熱能相等)3tT01299第三節(jié)鑄件的凝固方式一、凝固動態(tài)曲線：左邊線：液相邊界—凝固始點右邊線：固相邊界—凝固終點凝固動態(tài)曲線：表示鑄件段面上液相和固相等溫線由表面向中心推移的動態(tài)曲線。第三節(jié)鑄件的凝固方式一、凝固動態(tài)曲線：100二、凝固區(qū)域及其結(jié)構(gòu)除純金屬、共晶成分合金外，一般鑄件的凝固過程分為固相區(qū)、凝固區(qū)和液相區(qū)。二、凝固區(qū)域及其結(jié)構(gòu)除純金屬