本文標題："金屬液橫截面-金屬液填充過程加工實驗顯微鏡"
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金屬液橫截面-金屬液填充過程加工實驗顯微鏡
在離心力場下，金屬液填充過程中沿型腔軸線方向產生的速度增
量是最大的。型腔的長度遠遠大于型腔直徑，因此，可將沿型腔軸線的
流動視為金屬液的主運動方向。下面對金屬液橫截面內質點沿i軸
(型腔軸線)方向的速度變化進行討論。
根據離心力場下金屬液的填充過程可知，型腔是以明渠流形式進
行填充的，以圓管填充方式填充的型腔長度僅局限于入口附近一段很
小的距離內。在不計沿程損失的前提下，充分發展的層流階段，金屬液
徑向橫截面內的最大速度點應位于自由液面的中心位置，周圍質點在
型腔內壁阻力作用下，其運動速度有所降低，且在與型腔內壁接觸處為
零，變化符合二次曲線關系。在忽略內部黏滯力、沿程損失以及自由液
面表面張力等影響因素的情況下，金屬液橫截面可理想化為弓形。
金屬液進入型腔后，由于流動速度的增大，逐漸由充滿狀態向半充
滿狀態轉變。型腔入口處，金屬液充滿整個截面，根據圓管內流體速度
分布規律可知，橫截面上的最大速度點應位于橫截面的中心處，并以拋
物線規律逐漸遞減，在與型腔內壁接觸處變為零。隨著金屬液遠離型
腔入口端，型腔的充滿部分(橫截面面積)逐漸減小，可按明渠流進行
處理，綜合管流流動的入口效應，最大速度點應逐漸轉移到自由液面中
心?？梢姡畛溥^程中橫截面內的最大速度點發生了轉變，這是因為入
口處的部分金屬液與型腔內壁發生分離后，靠近分離側的型腔阻力有
所減小，導致最大速度點向分離側移動。當金屬液的流動轉變為充分
發展的紊流時，最大速度點已經轉移至金屬液的自由液面。
可見，當轉臺以某一速度旋轉時，在離心力作用下，金屬液將
背離轉軸運動。這樣，增大了金屬液作用在中心澆道內壁上的壓力
，使金屬液在更大的壓力作用下填充到型腔中。在向上移動過程中
，中心線處的金屬液將及時地補充到內壁處，轉臺轉速增大時這種
現象變得尤為明顯。隨著旋轉速度的提高，與中心澆道內壁相接觸
的金屬液高度將明顯升高，作用在型腔上的壓力也將隨金屬液高度
的增大而提高。
對澆鑄試驗中金屬液完全凝固后的自由表面進行測量，沿
徑向取點，兩點間距離為lOmm，分別確定各點與最高處邊界點之間
的豎直距離。
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