方程式(118)給出的是各參量之間的最普遍關(guān)系,它可以確定一切固體內(nèi)的導(dǎo)熱現(xiàn)象。
因此,導(dǎo)熱微分方程可以用來確定鑄件和鑄型的溫度場。由于導(dǎo)熱微分方程式是一個基本方
程式,用它來解決某一具體問題時,為了使方程式的解
確實成為該具體問題的解,就必須對基本方程式補充一
些附加條件。這些附加條件就是一般所說的單值性條件。
它們把所研究的特殊問題從普遍現(xiàn)象中區(qū)別出來。
在不穩(wěn)定導(dǎo)熱(tτ≠0)的情況下,導(dǎo)熱微分方程的解
具有非常復(fù)雜的形式。目前只能用來解決某些特殊的問
題。例如,對于形狀最簡單的物體 (如平壁、圓柱、
球),它們的溫度場都是一維的,可以得到解決。
圖131(b)左邊的曲線與鑄件斷面上各時刻的液相等溫線相對應(yīng),稱為 “液相邊界”,
右邊的曲線與固相等溫線相對應(yīng),稱為 “固相邊界”。從圖131(b)可以看出,時間為2min
時,距鑄件表面x/R=06處合金開始凝固,由該處至鑄件中心的合金仍為液態(tài) (液相區(qū));
x/R=02處合金剛剛凝固完了,從該處至鑄件表面的合金為固態(tài) (固相區(qū)),二者之間是
液固兩相區(qū) (凝固區(qū))。到32min時,液相區(qū)消失。經(jīng)過53min,鑄件壁凝固完畢。所
以,圖131(b)的兩條曲線是表示鑄件斷面上液相和固相等溫線由表面向中心推移的動態(tài)
曲線?!耙合嗑€”邊界從鑄件表面向中心移動,所到之處凝固就開始;
可以看出,鑄件的溫度場隨時間而變化,為不穩(wěn)定溫度場。鑄件斷面上的溫度場
也稱溫度分布曲線。如果鑄件均勻壁兩側(cè)的冷卻條件相同,則任何時刻的溫度分布曲線
對鑄件壁厚的軸線是對稱的。溫度場的變化速率,即為表征鑄件冷卻強度的溫度梯度。
溫度場能更直觀地顯示出凝固過程的情況。
圖131所示是鑄件的凝固動態(tài)曲線,也是根據(jù)直接測量的溫度時間曲線繪制的:首先
圖131(a)上給出合金的液相線和固相線溫度,把二直線與溫度時間曲線相交的各點分
標(biāo)注在圖131(b)(x/R,τ)坐標(biāo)系上,再將各點連接起來,即得凝固動態(tài)曲線??v坐標(biāo)
子x是鑄件表面向中心方向的距離,分母R是鑄件壁厚之半或圓柱體和球體的半徑。因
固是從鑄件壁兩側(cè)同時向中心進行,所以x/R=1表示已凝固至鑄件中心。