因砂模之低熱傳導性,造成要完全凝固須花費很長的時間,並使得砂模的溫度梯度較 金屬部分高,於數值分析時,需要較密的格點。這種情形需要很長的電腦計算時間及 很大的記憶空間。 本文將建立一邊界曲率法之數學模式,來取代砂模於鑄造中熱傳分析之地位。這方法 是根據鑄件表面隨時間變化之曲率半徑,依平面,圓柱之熱傳模式來模擬計算於鑄造 中進入砂模之熱束。首先,對一維之平面,圓柱幾何形狀作砂模之熱傳分析,並建立 代表砂模與鑄件間熱傳係數對不同曲率半徑之關係資料庫,以供鑄件作凝固分析時邊 界條件。然後,建立一數學模式(採用有限差分法),來求於砂模中金屬凝固的問題 。在計算過程,以熱焓模式(source-based)方法來求解凝固中潛熱釋出的問題。另外 ,考慮鑄件在含砂模之分析與使用邊界曲率法之分析,比較這兩種數值分析之結果。 為建之邊界曲率法之數學模式,以砂含揮發成份(水)作為模的材料,其熱性質為溫 度的函數。依此,建立了邊界困率法所需之熱傳係數之資料庫。為檢驗本文所建立之 數學模式,以純錫在二維容器(正方形,矩形及L 形)內之凝固,作為測試對象。從 結果顯示,以邊界曲率法與鑄件含砂模做比較,節省了相當長的電腦計算時間,如在 正方形可節省64.6%,而在矩形可節省69.6%。
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