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文檔簡介
1、在對鑄造過程的計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬中,溫度場數(shù)值模擬的精度是其它各場量進(jìn)行精確模擬的前提,而溫度場數(shù)值模擬所必須具備的條件很難由實(shí)驗(yàn)獲取,這些參數(shù)包括材料的熱物性參數(shù)、初始條件和邊界條件等,尤其是作為邊界條件之一的鑄件和鑄型之間的界面換熱系數(shù)。它的產(chǎn)生是由于在凝固過程中在鑄件與鑄型交界面之間產(chǎn)生間隙,阻礙了熱量的傳輸,其結(jié)果必然導(dǎo)致鑄件-鑄型界面兩側(cè)的溫度驟降,產(chǎn)生熱阻,鑄件-鑄型界面熱阻的倒數(shù)定義為鑄件-鑄型界面換熱系數(shù),它是眾多影響因素的
2、綜合反映。由于鑄件-鑄型的界面?zhèn)鳠釞C(jī)制比較復(fù)雜,所以很多學(xué)者在研究界面換熱時(shí)一直沒有獲得一個(gè)令鑄造界滿意的解決方案。特別是對存在這種微小間隙的熱量傳輸機(jī)理認(rèn)識仍然很欠缺,眾說紛紜。
正是基于上述情況,本文采用傳熱學(xué)中的穩(wěn)態(tài)研究方法,選擇以存在小間隙界面?zhèn)鳠釂栴}作為實(shí)驗(yàn)研究切入點(diǎn),專門設(shè)計(jì)一種簡捷有效的實(shí)驗(yàn)裝置來研究在小尺寸間隙中的換熱,以此深入探討工程中常用鑄造合金ZL101與模具鋼H13的界面?zhèn)鳠岬闹饕绊懸蛩丶捌鋫鳠釞C(jī)理。
3、本課題的主要工作集中體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
?、傧到y(tǒng)綜述了國內(nèi)外鑄造過程中界面換熱系數(shù)的研究狀況,總結(jié)歸納了在鑄造傳熱領(lǐng)域的一些基本觀點(diǎn)以及研究方法,為后續(xù)研究工作打下良好的理論基礎(chǔ)。
②研究了鑄件處于完全凝固狀態(tài)下與鑄型界面間存在間隙時(shí)的換熱情況。
③自行設(shè)計(jì)了一套在單邊加熱狀態(tài)下測量不同界面間隙時(shí)換熱系數(shù)的實(shí)驗(yàn)裝置,重點(diǎn)考察了穩(wěn)態(tài)加熱功率、鑄件溫度、界面間隙、鑄件-鑄型相對位置等因素對界面換熱系數(shù)的影響。<
4、br> ④根據(jù)單邊加熱實(shí)驗(yàn)中鑄件和鑄型溫度不可控制的問題,為了提高鑄件和鑄型溫度的可控性,對單邊加熱實(shí)驗(yàn)裝置作了進(jìn)一步完善后得到雙邊加熱實(shí)驗(yàn)裝置。它同樣研究了界面兩側(cè)的溫度、界面間隙、鑄件和鑄型相對位置等對界面換熱的影響。
?、菰陔p邊加熱狀態(tài)下,研究了小間隙空間中的傳熱機(jī)理。
根據(jù)對本課題的研究,得到如下研究結(jié)論:
?、僭趩芜吋訜釥顟B(tài)下:界面換熱系數(shù)都隨著穩(wěn)態(tài)加熱功率和鑄件溫度的增加而升高。鑄件和鑄型的相對位
5、置對界面換熱也有影響。其中,鑄件在下-鑄型在上時(shí)的換熱系數(shù)最大,而鑄件在上-鑄型在下和鑄件在左-鑄型在右時(shí)的換熱系數(shù)相比差別較小。隨著界面間隙尺寸的增加,界面換熱系數(shù)明顯降低。
②在雙邊加熱狀態(tài)下:不論鑄件與鑄型處于何種相對位置,在界面間隙一定的條件下,界面換熱系數(shù)都隨著鑄件溫度的升高而增加;在鑄件溫度、鑄型溫度以及界面間隙一定的條件下,鑄件與鑄型的相對位置也會對界面換熱產(chǎn)生一定影響。其中,鑄件在下-鑄型在上時(shí)的換熱系數(shù)最大,
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