上次課復習：

第五章內(nèi)容

本次課題（或教材章節(jié)題目）：

習題

教學要求：

重

點：

難

點：

教學手段及教具：講授，板書

講授內(nèi)容及時間分配：

習題（90mins）

課后作業(yè)

參考資料

見附錄1

第16

次課

學時

習

題

砂型

b2

專用材料b2｀

37.5

12.5

1．一面為砂型，另一面為某種專用材料制成的鑄型中澆鑄厚度為50mm鋁板，澆鑄時無過熱，凝固后檢驗其組織，在位于砂型37.5mm處發(fā)現(xiàn)軸線縮松，計算專用材料的蓄熱系數(shù)。

解：

2．已知厚為50mm的板材鑄件在砂型中的凝固時間為6min，砂型

保溫型

軸線縮松區(qū)

在保溫鑄型中的凝固時間為20min，如采用復合鑄型

（即一面為砂型，一面為保溫鑄型），欲在切削后得到

47mm厚的密致板件，鑄件厚度最少應為多大？

解：

3．已知某半無限大板狀鑄鋼件的熱物性參數(shù)為：導熱系數(shù)λ=46.5

W/(m·K)，比熱容C=460.5

J/(kg·K)，密度ρ=7850

kg/m3，取澆鑄溫度為1570℃，鑄型的初始溫度為20℃。

用描點作圖法繪出該鑄件在砂型和金屬型鑄模（鑄型壁均足夠厚）中澆鑄后0.02h、0.2h時刻的溫度分布狀況并作分析比較。鑄型的有關(guān)熱物性參數(shù)見表2-2。

解：

（1）砂型：

=12965

=639

界面溫度：

=1497℃

鑄件的熱擴散率：

=1.3′10-5

m2/s

根據(jù)公式

分別計算出兩種時刻鑄件中的溫度分布狀況見表1。

表1

鑄件在砂型中凝固時的溫度分布

與鑄型表面距離（m）

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

溫度

（℃）

t=0.02h時

1497

1523

1545

1559

1566

1569

t=0.20h時

1497

1505

1513

1521

1528

1535

根據(jù)表1結(jié)果做出相應溫度分布曲線見圖1。

（2）金屬型：

=12965

=15434

界面溫度：

=727.6℃

同理可分別計算出兩種時刻鑄件中的溫度分布狀況見表2與圖2。

表2

鑄件在金屬型中凝固時的溫度分布

與鑄型表面距離（m）

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

溫度

（℃）

t=0.02h時

727.6

1030

1277

1438

1520

1555

t=0.20h時

727.6

823

915

1005

1080

1159

t=0.02h

t=0.0h

圖2

鑄件在金屬型中凝固時的溫度分布曲線

圖1

鑄件在砂型中凝固時的溫度分布曲線

(3)

分析：采用砂型時，鑄件金屬的冷卻速度慢，溫度梯度分布平坦，與鑄型界面處的溫度高，而采用金屬鑄型時相反。原因在于砂型的蓄熱系數(shù)b比金屬鑄型小得多。

4．在砂型中澆鑄尺寸為300′300′20

mm的純鋁板。設(shè)鑄型的初始溫度為20℃，澆注后瞬間鑄件-鑄型界面溫度立即升至純鋁熔點660℃，且在鑄件凝固期間保持不變。澆鑄溫度為670℃，金屬與鑄型材料的熱物性參數(shù)見下書上表：

試求：（1）根據(jù)平方根定律計算不同時刻鑄件凝固層厚度s,并作出曲線；

（2）分別用“平方根定律”及“折算厚度法則”計算鑄件的完全凝固時間，并分析差別。

解：

(1)

代入相關(guān)已知數(shù)解得：，=1475，=

0.9433

(m)

根據(jù)公式計算出不同時刻鑄件凝固層厚度s見下表,曲線見圖3。

τ

(s)

0

120

(mm)

0

4.22

6.00

7.31

8.44

9.43

10.3

圖3

關(guān)系曲線

(2)

利用“平方根定律”計算出鑄件的完全凝固時間：

取

＝10

mm，代入公式解得：

τ=112.4

(s)；

利用“折算厚度法則”計算鑄件的完全凝固時間：

=

8.824

(mm)

=

87.5

(s)

采用“平方根定律”計算出的鑄件凝固時間比“折算厚度法則”的計算結(jié)果要長，這是因為“平方根定律”的推導過程沒有考慮鑄件沿四周板厚方向的散熱。