第12章“材料加工中的熱量傳輸”習(xí)題及答案(P183)

第十二章“材料加工中的熱量傳輸”習(xí)題及答案（P183）1對(duì)鑄件凝固冷卻過(guò)程的溫度場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，主要困難是什么？答：確定邊界條件。2在鑄型的澆注過(guò)程中，鑄型與液態(tài)金屬界面上的溫度分布是否均勻？其程度與哪些因素有關(guān)？答：鑄型與液態(tài)金屬界面上的溫度分布不均勻。這種不均勻的程度與合金成分、鑄型材料以及鑄造工藝有關(guān)。3已知澆注時(shí)液態(tài)金屬的溫度為1600℃，砂型的溫度為20℃，澆注時(shí)間為5s，鑄鐵和砂型的熱物性參數(shù)見(jiàn)表9-2。試求鑄件與砂型界面上及附近1mm、2mm、解：將傳熱簡(jiǎn)化成一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，利用式9-38或9-39，求解。查表9-2得：，，ρs＝1350kg/m3，ρM＝7000kg/m3，cs=963.0J/(kg.℃)，cM=753.6J/(kg.℃)，as=2.41×10－7m2/s，aM=8.82×10－6m2/sTW=(1600+20)/2=810℃，T0=20℃（1）界面上的溫度：認(rèn)為是定性溫度，即金屬液與砂型溫度的平均值，即810℃。（2）在砂型一側(cè)距離界面1mm處，≈750℃（3）在砂型一側(cè)距離界面2mm處，=754.7℃4對(duì)凝固潛熱的處理有哪些方法？如何合理的選用？答：有三種方法可以選用，即溫度補(bǔ)償法、等效比熱法、熱焓法。溫度補(bǔ)償法一般用于純金屬或共晶合金，其特點(diǎn)是在同一溫度上發(fā)生凝固，在該溫度上將所有凝固潛熱釋放完畢；等效比熱法適合于較多的金屬凝固潛熱處理，但需要事先知道凝固期間固相分?jǐn)?shù)的變化規(guī)律；熱焓法也適合于較多的金屬凝固潛熱處理，但需要事先知道熱焓增量的規(guī)律。5在熱處理的數(shù)值計(jì)算中，熱物性參數(shù)如何確定？為何特別強(qiáng)調(diào)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的？如何選擇和確定表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)？答：在熱處理的數(shù)值計(jì)算中，熱物性參數(shù)常采用線性組合方式確定；表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是確定換熱量的關(guān)鍵參數(shù)，該系數(shù)使換熱量與溫度差形成線性關(guān)系；直接測(cè)定表面溫度變化，依據(jù)熱量守恒定律計(jì)算出表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)法估算表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。6焊接熱過(guò)程的復(fù)雜性體現(xiàn)在哪些方面？答：局部加熱；瞬時(shí)加熱；移動(dòng)熱源；復(fù)合傳熱。7焊接熱源有哪幾種模型？焊接傳熱的模型有哪幾種？瞬時(shí)集中點(diǎn)狀熱源；瞬時(shí)集中線狀熱源。瞬時(shí)集中點(diǎn)狀熱源溫度場(chǎng)；瞬時(shí)集中線狀熱源溫度場(chǎng)；連續(xù)集中熱源作用下的溫度場(chǎng)。8熱源的有效功率q=4200W，焊速υ=0.1cm，在厚大件上進(jìn)行表面堆焊，試求準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)時(shí)A點(diǎn)（x＝－0.2cm，y＝0.5cm，z＝0.3cm）的溫度。（低碳鋼的熱物性參數(shù)：a=0.1cm2/s，λ=0.42W/(cm.℃)）解：由式，R==≈0.00616m=9889K=9616℃9知鋼液包敞口面積為2m2，滿包時(shí)鋼液表面開(kāi)始時(shí)溫度為1600℃。（1）求敞口開(kāi)始瞬間散熱的熱流量；（2）若包內(nèi)存鋼液180t，1600℃解：（1）查附錄I得，鋼液的發(fā)射率ε=0.4，則鋼液包敞口時(shí)鋼液表面瞬間散熱的熱流