方程式（１１８）给出的是各参量之间的最普遍关系，它可以确定一切固体内的导热现象。

因此，导热微分方程可以用来确定铸件和铸型的温度场。由于导热微分方程式是一个基本方

程式，用它来解决某一具体问题时，为了使方程式的解

确实成为该具体问题的解，就必须对基本方程式补充一

些附加条件。这些附加条件就是一般所说的单值性条件。

它们把所研究的特殊问题从普遍现象中区别出来。

在不稳定导热（ｔτ≠０）的情况下，导热微分方程的解

具有非常复杂的形式。目前只能用来解决某些特殊的问

题。例如，对于形状最简单的物体 （如平壁、圆柱、

球），它们的温度场都是一维的，可以得到解决。

五、铸件的凝固时间

铸件的凝固时间是指从液态金属充满型腔后至凝固完毕所需要的时间，

单位时间凝固层增长的厚度称之为凝固速度。铸件的凝固时间是确定工艺

参数，获得优良质量铸件的重要依据。如在设计冒口和冷铁时需要对铸件的凝固时间进行估

算，以保证冒口具有合适的尺寸和正确布置冷铁。对于大型铸件及生产线的流水作业，也需

要对其凝固时间进行估算。

１．理论推导

仍以无限大平板件为例，在温度场推导的基础上对凝固时间进行简化的理论推导。

由前述对无限大平板的温度场中推导公式

３表面张力引起的附加压力

假设液体中有一半径为ｒ的球形气泡，

由于液体表面张力造成了指向内部的力ｐ

（图１１３）。若将球的体积增大ΔＶ，则必须

克服阻力ｐ而对它做功：ΔＷ＝ｐΔＶ。而

这一所做之功变为表面积增大后的表面自

由能增量：ΔＦ＝σΔＳ（ΔＳ为球体增大之表面积）

则ｒ１＝ｒ２＝ｒ。附加压力ｐ也称拉普拉斯压力。

如液面凸起 （不润湿），附加压力为正值，液面下凹 （润湿），附加压力为负值，如图

４所示。造型材料一般不被液态金属润湿，即θ＞９０°（θ为润湿角）。故液态金属在铸型

道内的表面是凸起的，如图１１５所示，此时产生指向内部的附加压力。