对于铸件温度场的影响,可从金属性质、铸型性质、浇注条件及铸件结构四个方面来
析。
(1)金属性质的影响 金属的热扩散率大,铸件内部的温度均匀化的能力就大,温度梯
就小,断面上温度分布曲线就比较平坦;反之,温度分布曲线就比较峻陡。金属的结晶潜
大,向铸型传热的时间则要长,铸型内表面被加热的温度也高,铸件断面的温度梯度减
,铸件的冷却速度下降,温度场也较平坦。金属的凝固温度越高,在凝固过程中铸件表面
铸型内表面的温度越高,铸型内外表面的温差就越大,且铸型的热导率在高温段随温度的
高而升高,致使铸件断面的温度场有较大的梯度。
可以看出,铸件的温度场随时间而变化,为不稳定温度场。铸件断面上的温度场
也称温度分布曲线。如果铸件均匀壁两侧的冷却条件相同,则任何时刻的温度分布曲线
对铸件壁厚的轴线是对称的。温度场的变化速率,即为表征铸件冷却强度的温度梯度。
温度场能更直观地显示出凝固过程的情况。
图131所示是铸件的凝固动态曲线,也是根据直接测量的温度时间曲线绘制的:首先
图131(a)上给出合金的液相线和固相线温度,把二直线与温度时间曲线相交的各点分
标注在图131(b)(x/R,τ)坐标系上,再将各点连接起来,即得凝固动态曲线。纵坐标
子x是铸件表面向中心方向的距离,分母R是铸件壁厚之半或圆柱体和球体的半径。因
固是从铸件壁两侧同时向中心进行,所以x/R=1表示已凝固至铸件中心。
3.凝固方式对铸件质量的影响
铸件的致密性和健全性与合金的凝固
方式密切相关。由上节所述可知,在铸件断面温度场相近的情况下,无论何种合金,它们的
结晶温度范围的大小对凝固方式的影响有共同的规律性。根据结晶温度范围将合金分为窄结
晶温度范围合金、宽结晶温度范围合金和中等结晶温度范围合金三种类型。
由于纯金属、共晶成分合金和窄结晶温度范围的合金在一般的铸造条件下是以逐层方式
凝固的,其凝固前沿直接与液态金属接触。当液态金属凝固成为固体而发生体积收缩时,可
以不断地得到液体的补充,所以产生分散性缩松的倾向性小。