當高溫熔體流經型腔內凝固層分析顯微鏡
沿程損失
離心力場下金屬液的充型過程可視為圓管內的明渠流動。型
腔內表面是比較光滑的，但由于金屬型的激冷作用，使高溫熔體
在流經型腔表面后產生一定厚度的凝固層，使其表面粗糙度有所
降低。充型過程在離心力作用下，金屬液將以非充滿、變加速狀
態對型腔進行填充，由于充型速度的不斷提高，熔體需減小其橫
截面面積以滿足連續性條件。熔體填充至型腔末端時，首先充滿
型腔末端并不斷向型腔入口處運動，當反向填充熔體運動至型腔
入口時，型腔被完全充滿，完成整個充型過程。對于型腔內的任
意橫截面，由于金屬型的冷卻作用，當高溫熔體流經型腔內表面
時，將產生一定厚度的凝固層，且凝固層厚度因型腔位置的不同
而發生變化，此時熔體內部溫度的變化與靜態條件下是完全不同
的。先進入型腔的熔體在靠近內壁部分發生凝固，而未凝部分在
離心力場的作用下繼續向型腔末端運動，使得該橫截面內的溫度
變化主要集中在凝固層附近，此處具有最大的溫度梯度。對于橫
截面中心處的未凝熔體，則由于高溫熔體的不斷流入，而產生與
靜態條件相比較小的溫度降低，反向填充過程也具有類似的特征
。因此，可以將整個充滿過程看作是一個穩態的對流換熱過程，
任意橫截面內的溫度分布在熔體充滿型腔之前是不發生變化的。
當型腔完全充滿之后，熔體不再具有宏觀的流動，與型腔之
間的熱交換方式以傳導為主，但溫度的分布隨時間而發生變化。
于是，可以將熔體充滿型腔到完全凝固這個過程，看作是一個非
穩態的導熱過程。高溫熔體充型過程中的沿程損失主要表現為動
量和溫度的損失，這對于確定充型和凝固過程中的初始條件，揭
示流場和溫度場的變化規律是非常重要的。
