热加工过程传输原理论文

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食品加工中的热传递与动力学

食品加工中的热传递与动力学

食品加工中的热传递与动力学食品加工是指通过加热、冷却、干燥、发酵等一系列工艺对食品进行处理和改良的过程。

在食品加工中,热传递与动力学是非常重要的两个关键要素。

热传递是指热量从高温区域传递到低温区域的过程,而动力学则关注各个过程中的动力学行为和速率。

本文将以食品加工中的热传递与动力学为主题,从热传递的基本理论、动力学的数学模型以及在食品加工中的应用等方面展开讨论。

热传递是食品加工不可或缺的过程之一。

在食品加工中,对于不同材料的加热方式不同,包括传导、对流和辐射。

传导是指热量通过材料内部的分子震动传导的过程,对于具有高导热性的材料,热量的传导速率较快。

对流是指通过流体的运动传递热量的过程,比如水煮沸鱼片时,开水的对流可以迅速将热量传递给鱼片。

辐射则是指热量通过电磁辐射传递的过程,例如在微波炉中加热食品,热量主要是通过辐射传递的。

热传递的速率受到多种因素的影响,包括温度差、材料的导热性质、传热面积和传热界面的接触情况等。

其中,温度差是热传递速率的主要驱动力,温差越大,热传递速率越快。

而材料的导热性质则是决定热传递速率的重要因素,具有高导热性的材料传热速率更快。

此外,传热面积也是影响热传递速率的关键因素,传热面积越大,热传递速率越快。

传热界面的接触情况也会对热传递速率产生影响,好的接触条件可以提高热传递效率。

动力学是描述物质变化过程中的速度和机制的科学。

在食品加工中,动力学模型可以用来描述和预测食品加工过程中的变化。

例如,发酵过程中的微生物生长速率可以通过数学模型来描述,从而为食品加工过程的控制和优化提供依据。

在食品加工中,热传递和动力学常常是相互关联的。

以烘干过程为例,热传递过程可以通过热传导、对流和辐射来实现。

同时,烘干过程中的水分迁移和干燥速率也可以用动力学模型来描述。

通过对热传递和动力学的研究和分析,可以更好地理解和控制食品加工过程中的热量转移和物质变化。

除了烘干过程,热传递和动力学在食品加工中还有许多其他的应用。

食品加工过程中的传热与传质机理研究

食品加工过程中的传热与传质机理研究

食品加工过程中的传热与传质机理研究食品加工过程是将原材料经过一系列的物理、化学和生物变化进行加工,最终制成可食用的食品。

在食品加工过程中,传热与传质是至关重要的机理,它们直接影响着食品的品质和安全。

首先,我们来探讨食品加工中的传热机理。

传热是指热量从一个物体传递到另一个物体的过程。

在食品加工过程中,传热通常分为三种方式:传导、对流和辐射。

传导是指热量通过物质的直接接触传递。

例如,在食品炖煮的过程中,热量从炉火传导到锅底,然后再传导到食品中。

传导的速度取决于物质的导热性能和传热的表面积。

对于食品加工中的固体物质,如肉类、面团等,传导是主要的传热方式。

对流是指通过流体介质的传热。

在食品烹饪中,液体介质如水、油等常用于热传导,并将热量传递给食材。

同时,通过对流可以实现温度的均匀分布。

例如,在炸鸡过程中,食材被浸入热油中,热量通过对流迅速传递,使得食材迅速加热并实现脆皮效果。

辐射是指通过电磁波的传热。

在食品加热过程中,辐射热能被食材吸收并转化为热能。

微波炉就是利用辐射的原理来进行加热的例子。

食品在微波炉中受到微波的辐射,而微波能量会导致食物内部分子的振动,产生热量。

除了传热,传质也是食品加工过程中的重要机理。

传质是指物质通过相对悬浮于其内部的流体介质传递的过程。

传质一般包括物质的扩散和对流两种方式。

扩散是指物质从高浓度区域向低浓度区域的自发传递。

在食品加工中,扩散是通过食材表面与周围环境的接触来实现的。

例如,当食材置于腌制液中进行腌制时,盐分会从腌制液中扩散到食材中,提高其味道。

对流传质是指通过流体介质的传质。

在食品加工过程中,液体介质,如油和水,常被用来实现传质效应。

通过对流传质,食材表面的溶质可以被带走,同时新的溶质可以进入食材中。

例如,在腌制过程中,液体中的盐分可以通过对流传质迅速渗入食材中。

食品加工过程中的传热与传质机理的研究对于改进食品加工技术和提高食品品质具有重要意义。

通过深入研究传热与传质机理,我们能够更好地优化食品加工工艺,提高食品的营养价值和口感。

食品加工过程中的热传导与传热机制分析

食品加工过程中的热传导与传热机制分析

食品加工过程中的热传导与传热机制分析食品加工过程中的热传导与传热机制是一个十分重要的环节。

对于获得高质量的食品产品,热传导与传热机制的分析是关键。

本文将从热传导与传热机制的基本原理出发,探讨在食品加工过程中的应用。

1.热传导的基本原理热传导指的是通过物质内部的微观能量传递,使温度分布趋于均匀的过程。

其中,热传导系数是衡量传热能力的指标,不同的食品材料具有不同的热传导系数,这将影响食品加工中的传热速率。

2.食品加工中的热传导在食品加工过程中,热传导是经常被应用的传热机制之一。

例如,烹饪食物时,热能通过锅底传导到食物,使其受热。

此时,食物中的水分分子会因为受热而蒸发,从而使食物变得更加美味可口。

同时,热传导还可以应用于食品保鲜技术中,通过控制食品的内部温度,延长食品的保质期。

3.传热机制的分析除了热传导,食品加工过程中还存在其他的传热机制,如传导传热、对流传热和辐射传热。

在食品加工中,这些传热机制往往同时存在,并相互作用。

例如,在烤肉过程中,传导传热是通过烤盘和烤架实现的,对流传热是通过烤箱内部空气的对流来完成的,而辐射传热则是通过烤箱内壁的辐射传递热能。

4.热传导与传热速率的影响因素热传导和传热速率的大小受到许多因素的影响。

首先,材料的热导率会直接影响热传导的速率。

热导率较高的材料具有更快的传热速率。

其次,温度差异是影响传热速率的重要因素。

温差越大,传热速率越快。

此外,材料的密度和热容量也会对传热速率产生影响。

5.热传导与食品质量的关系热传导与传热机制在食品加工中不仅影响传热速率,还直接关系到食品的质量。

例如,在烘焙过程中,通过控制热传导和传热机制,可以使面团充分受热,从而使烘焙出来的面包松软可口。

另外,食品加工中的热处理还可以杀死细菌、病毒等有害生物,确保食品安全。

6.优化食品加工中的热传导与传热机制为了获得更好的食品质量,优化热传导与传热机制是至关重要的。

对于传热速率较慢的食品,可以采用提高温度差或增加传热表面积的方法来提高传热速率。

热量传输原理和金属材料工程中的应用.

热量传输原理和金属材料工程中的应用.

热量传输原理在金属材料工程中的应用赵彬(佳木斯大学材料科学与工程学院黑龙江省佳木斯市154000)摘要:随着现代科学技术的发展,金属材料发挥的作用越来越越重要,对金属材料的研究也越来越深入,在对金属材料的研究中不得不说热量传输原理在金属材料工程中的应用,其中热分析技术是一种重要的研究方法,而且这种方法也得到了人们的日益关注,在研究中也得到了人们广泛的使用。

关键词:热量传输;金属材料;对流换热;辐射换热transfer principle is applied in metal materials engineeringZHAO Bin(Jiamusi University,Department of materials science and engineering,J iamusi,Heilongjiang,pro vince154000)Abstract:with the development of modern science and technology,the effect of metal materials play a more and more important,also more and more in-depth research on metal materials,in the study of met al materials have to say that the application of the principle of heat transfer in metal material engineerin g,including thermal analysis technology is an important research method,and this method also got peo ple's attention increasingly,also has been widely used in the study.Keywords:heat transfer;metal materials;convective heat transfer;radiation heat transfer0引言材料的发展与社会的进步有着密切的关系,它是衡量人类社会文明程度的标志之一,金属材料是现代文明的基础。

材料加工过程传输理论3传热

材料加工过程传输理论3传热
BUAA
二、对流 对流是指流体各部分之间发生相对位移,冷热流体相互掺
混所引起的热量传递方式。对流仅能发生在流体中,而且必然 伴随着导热。工程上常遇到的不是单纯对流方式,而是流体流 过固体表面时对流和导热联合起作用的方式。后者称为对流换 热以区别于单纯对流。本课程主要讨论对流换热。
对流换热按引起流体流动的不同原因可分为自然对流与强 制对流两大类。自然对流是由于流体冷、热各部分密度不同而 引起的,暖气片表面附近热空气向上流动就是一个例子。如果 流体的流动是由于水泵、风机或其它压差所造成的,则称为强 制对流。另外,沸腾及凝结也同于对流换热,熔化及凝固则除 导热机理外也常伴有对流换热,并且它们都是带有相变的对流 换热现象。
《材料加工过程传输理论》 传热理论
北京航空航天大学材料学院 周铁涛 2015.9
BUAA
第八章 热量传输的基本概念
热量传输简称传热(Heat transfer),是一种极为普遍而又重 要的物理现象。
材料加工工艺中的加热、冷却、熔化和凝固均与热量的传 递息息相关。
热量传输是研究不同物体之间或者同一物体不同部分之间 存在温差时热量的传递规律,主要包括热量的传递方式以及在 特定条件下热量传播和分布的有关规律。根据热力学定律,热 能总是由高能物体向低能物体传递,物体间温差越大,热量传 递就越容易。由此可见,热量在传输中温度及其分布是最主要 的因素,温差是热量传输的推动力。
BUAA
导电固体中有相当多的自由电子,它们在晶格之间像气体 分子那样运动。自由电子的运动在导电固体的导热中起着主要 作用。在非导电固体中,导热是通过晶格结构的振动,即原子、 分子在其平衡位置附近的振动来实现的。晶格结构振动的传递 在文献中常称为格波(又称声子)。
至于液体中的导热机理,还存在着不同的观点。有一种观 点认为液体定性上类似于气体,只是情况更复杂。因为液体分 子间的距离比较近,分子间的作用力对碰撞过程的影响远比气 体大。另一种观点则认为液体的导热机理类似于非导电体,主 要靠格波的作用。

制熟工艺的导热原理与运用

制熟工艺的导热原理与运用

制熟工艺的导热原理与运用导热原理是指热量在物体中传递的过程。

在制熟过程中,导热原理的运用是十分重要的。

本文将从导热原理的基本概念、导热方式以及在制熟工艺中的具体应用等方面进行探讨。

导热原理是热量从高温区传递到低温区的过程。

热量在物体内部的传递是以分子间的碰撞和能量传递为基础的。

导热的方式主要有三种:传导、对流和辐射。

首先是传导。

传导是指热量通过物体内部分子的碰撞传递。

传导的速度与物体的热导率、温度差和物体的几何形状有关。

在制熟过程中,传导是主要的导热方式之一。

例如,制作热水器时,热源通过热导率较高的金属管传导给水,使水温升高。

其次是对流。

对流是指热量通过流体的流动传递。

当流体受热后,密度减小,上升形成对流循环。

对流的速度与流体的流动性质、温度差和物体的形状有关。

在制熟工艺中,对流也是常见的导热方式之一。

例如,烹饪过程中,通过搅拌食材,使热量更快地传递到食材表面,加快了熟化的速度。

最后是辐射。

辐射是指热量通过电磁波的辐射传递。

辐射不需要介质来传递热量,可以在真空中传递。

辐射的速度与物体的表面温度、辐射率和距离有关。

在制熟工艺中,辐射也有一定的应用。

例如,使用微波炉加热食物时,微波会通过辐射将热量传递给食物,使其迅速加热。

在制熟工艺中,导热原理的应用非常广泛。

下面以几个具体的案例来说明。

首先是烧烤。

烧烤是一种通过传导和辐射导热方式来进行的制熟工艺。

在烤肉的过程中,通过直接接触烤炉的热源,使肉的表面温度升高,然后通过传导将热量传递到内部,使肉均匀加热。

同时,烤炉内的红外辐射也会对食材进行加热,使熟化更加均匀。

其次是煮沸。

煮沸是一种通过对流导热方式来进行的制熟工艺。

在煮沸的过程中,将水加热至沸点后,水中的热量通过对流传递给食材,使其熟化。

同时,搅拌食材可以加快对流的速度,使热量更快地传递到食材表面。

再次是蒸煮。

蒸煮是一种通过传导和对流导热方式来进行的制熟工艺。

在蒸煮的过程中,通过将水加热至沸点,产生蒸汽,蒸汽中的热量通过传导将食材加热。

机械热加工的工作原理

机械热加工的工作原理

机械热加工的工作原理机械热加工是一种常见的金属加工方法,通过对金属材料进行高温加热和塑性变形,使其形成所需形状和尺寸的工件。

本文将介绍机械热加工的工作原理,包括加热和塑性变形两个方面。

一、加热原理机械热加工的第一步是对金属材料进行加热。

加热的目的是提高材料的温度,使其达到塑性变形所需的温度范围,并改变其内部组织结构。

加热有以下几种常见的方式:1. 火焰加热:通过燃烧燃气和空气产生的火焰将热能传递给金属材料,提高其温度。

2. 电阻加热:利用电阻加热设备通过电流产生的热量,将热能传递给金属材料。

3. 感应加热:通过磁场感应生成涡流,使金属材料发热,并提高其温度。

4. 焊接加热:在焊接过程中,焊接电弧或激光束的热能将金属材料加热至熔化或塑性变形温度。

二、塑性变形原理一旦金属材料被加热到塑性变形温度,就可以进行塑性变形。

在机械热加工过程中,常用的变形方式包括:1. 锻造:将金属材料置于锻模中,通过冲击或挤压等方式施加力量,使其在高温下变形成所需形状。

2. 轧制:将金属材料通过一对或多对辊筒进行挤压,改变其截面形状和尺寸。

3. 拔丝:将金属材料通过模具的孔径拉伸,使其形成细长的丝状工件。

4. 挤压:将金属材料放置在某种形状的模具中,通过施加压力使其在模具孔口中变形。

在塑性变形过程中,金属材料受到外力作用,原子之间的结合力被破坏,从而使原子重新排列,形成新的晶体结构。

这种晶体结构的变化使材料的性能得到改善,如提高强度、硬度和耐磨性等。

总结:机械热加工的工作原理包括加热和塑性变形两个方面。

加热过程通过火焰加热、电阻加热、感应加热和焊接加热等方式提高金属材料的温度。

塑性变形过程通过锻造、轧制、拔丝和挤压等方式改变金属材料的形状和尺寸。

在塑性变形过程中,金属的晶体结构发生变化,从而改善了材料的性能。

机械热加工是一种广泛应用于金属加工中的重要方法,它可以制造出各种复杂形状和高精度的金属工件。

食品加工过程中的热传导与传热技术研究

食品加工过程中的热传导与传热技术研究

食品加工过程中的热传导与传热技术研究食品加工是将原始食材经过一系列的处理和加工工序,使其具有更好的味道、质地和保质期。

而在这个过程中,热传导与传热技术起着关键的作用。

本文将探讨食品加工过程中的热传导原理及传热技术研究的重要性。

一、热传导原理热传导是热量从一个物体传递到另一个物体的过程。

在食品加工中,热传导负责将热量从热源传递到食材中,使其加热达到所需的温度。

热传导的主要机制有三种:导热传导、对流传热和辐射传热。

导热传导是指通过物体内部的分子振动和固有能量传递而产生的热传导。

食品加工中常用的加热方式是通过将加热源和食材直接接触,使热量通过导热传导加热食材。

导热传导在食品加工中占据主导地位,因为它能够快速、均匀地将热量传递到食材中。

对流传热是指通过流体的对流与湍流运动来实现的热传导。

在食品加工中,常采用对流传热的方式是通过加热介质,如油或水将热量传递给食材。

对流传热的优点是传热时间短,但对食材的温度控制有一定的难度。

辐射传热是指通过辐射方式将热量传递给物体的过程。

在食品加工中,辐射传热往往和导热传导结合使用。

例如,通过微波辐射加热食材时,微波能量首先与食材的表面发生相互作用,形成局部加热,然后通过导热传导使整个食材温度均匀升高。

二、热传导与食品加工的关系热传导在食品加工中的应用非常广泛,它直接影响着食材的加热效果和品质。

传热技术的研究和应用可以提高食品加工的效率和质量,降低能源消耗和生产成本。

在传统的食品加工过程中,传热技术的研究主要集中在优化传热介质的选择和加热设备的设计。

例如,在热风炉中,通过优化炉体结构和加热器的布置,使热空气均匀地流过食材,从而提高传热效果。

另外,在油炸和炒菜这类高温快速加热的过程中,传热技术的研究可用于改进食材的热传导性,提高油温的稳定性和均匀性。

随着科技的发展,新型的传热技术也逐渐应用到食品加工中。

例如,脉冲电场加热技术通过在食材中施加特定频率和强度的电场,使分子以极快的速度振动,从而实现快速加热。

食品加工过程中的热传导与热处理研究

食品加工过程中的热传导与热处理研究

食品加工过程中的热传导与热处理研究食品加工是指将原料加工成烹饪、食用或保存的可食用物品的过程。

热传导是食品加工中至关重要的一环,它涉及到热量从一个物体传递到另一个物体的过程。

热处理是通过加热、冷却或保持特定温度对食品进行处理的过程。

热传导和热处理的研究对于改进食品的质量、保持其营养价值和延长其保质期非常重要。

热传导广泛应用于食品加工中的各个环节,例如烹饪、烘焙、炸煮等过程。

在烹饪过程中,热传导辅助使食物熟透并改变其口感。

例如,当我们在炒菜时,锅底受热后,热量通过传导的方式传递到食材上。

这使得食材迅速被热熟,同时保持了一定的营养价值。

对于烘焙和炸煮来说,热传导设备的设计和控制非常关键。

不同的食材和加工方法会导致不同的热传导过程和结果,因此在研究和开发新的食品加工技术时,热传导是一个重要的考虑因素。

热处理是食品加工中的另一个关键环节。

通过控制食品的温度和时间,热处理可以改善食品的品质和保存期限。

例如,高温热处理(如灭菌、煮沸、高温杀菌)可以消灭食品中的细菌和病毒,从而保证食品的安全性。

此外,低温热处理(如冷冻、冻结干燥)可以延长食品的保质期。

冷冻可以有效地减缓食品中微生物的生长速度,而冻结干燥则通过去除食品中的水分来延长保质期。

热处理还可以通过调控食品的温度和时间,使其获得特定的质地和口感,例如巧克力的热处理可以使其变得更加柔软和融化在口中。

热传导和热处理的研究在食品科学领域具有广泛的应用和意义。

一方面,研究热传导和热处理可以为食品加工技术的改进和创新提供基础。

通过对热传导过程的深入了解,我们可以优化食品加工设备的设计和控制,提高食品的加工效率和质量。

另一方面,研究热处理可以帮助我们改进食品的保存技术,减少食品的损失和浪费。

精确地控制和调整食品的热处理参数,可以最大限度地延长食品的保质期,使食品得以储存和运输到更远的地方。

然而,热传导和热处理研究也面临一些挑战和难题。

首先,不同食材和加工方法之间的热传导特性存在差异性,需要深入研究和分析。

热加工传输原理应用

热加工传输原理应用

热加工传输原理大作业题目:焊接接头中金属的流动及数值模拟在焊接中的应用:班级:学号:日期:工业大学材料科学与工程学院焊接接头中金属的流动及数值模拟在焊接中的应用:班级:学号:金属的处理过程中总是伴随着“三传现象”,即“动量传输,热量传输和质量传输”。

焊接过程中,在焊接接头处热量的散发,异种原子在焊接接头的扩散,及外部能量的输入均对结晶后的焊接接头组织产生重大影响,由于组织决定性能,因此将对接头的性能产生很大影响。

本篇文章以摩擦焊为例,研究接头塑性金属的流动行为,以及热传输原理中数值分析在焊接中的应用。

1、摩擦焊接头的金属流动性。

1.1 摩擦焊接摩擦焊接作为一种优质、精密、高效、节能和环保的固相连接技术,在航空航天及一般工业领域都有着巨大的应用潜力,在轻量化、高可靠性及低成本的装备制造中具有独特的优势。

在国外工业强国,惯性摩擦焊(IFW)已成功用于航空发动机粉末盘与轴的连接,线性摩擦焊(LFW)已被应用到高推重比航空发动机整体叶盘的关键制造,搅拌摩擦焊(FSW)已用于飞机机舱等大型铝合金构件的制造。

国也将摩擦焊应用到了部分构件制造上。

国对摩擦焊的研究主要集中在对摩擦焊工艺及应用的研究。

摩擦焊是一个涉及温度、力学、冶金及其相互作用的高度复杂过程,此过程中以摩擦界面处材料的塑性变形为主,界面处塑性金属流动的产生以及流动行为将会影响到热源的产生以及界面的扩散与动态回复再结晶,进而影响到焊接接头的质量。

塑性金属层是否连续、完整和牢固地覆盖于摩擦界面,对能否形成无缺陷、优质的焊接接头具有重要影响。

因此,研究摩擦焊接过程中塑性金属流动行为非常重要。

1.2 旋转摩擦焊接头的金属塑性流动。

国外早期有关摩擦焊的研究主要集中在旋转摩擦焊接头形成过程中塑性流动与温度场的数值研究。

1973年,Duffin与Bahrani对低碳钢管的连续驱动摩擦焊接过程进行了实验研究与分析,将工艺规参数与试样的变形情况进行了相关分析。

1985年,Francis与Craine 针对薄壁管件的连续驱动摩擦焊过程的摩擦阶段(不包括顶锻阶段)进行了分析,将变形层当做大粘性系数的牛顿流体,研究了变形层厚度、轴向缩短量与温度的关系。

食品加工过程中的热传导与传热机理研究

食品加工过程中的热传导与传热机理研究

食品加工过程中的热传导与传热机理研究食品加工过程中的热传导与传热机理研究热传导是指物质内部由于温度差异而传递热量的过程。

在食品加工过程中,热传导是一种重要的传热方式,它直接影响着食品的加热速度和加热均匀性。

因此,研究食品加工过程中的热传导与传热机理具有重要的理论和实际意义。

食品加工过程中的热传导可以分为两个阶段:热传导过程和传热机理。

热传导过程是指热量在食品内部的传递过程,而传热机理则是指热量传递的基本原理和规律。

热传导过程主要受到食品的物理性质和温度差异的影响。

食品的物理性质包括热导率、密度、比热容等。

不同食品的热导率不同,热导率越大,热传导速度越快。

而密度和比热容则影响了食品的热容量,即食品吸收和释放热量的能力。

温度差异则是热传导的驱动力,温度差异越大,热传导速度越快。

传热机理是研究热量传递的基本原理和规律。

传热机理主要有三种:热传导、对流传热和辐射传热。

热传导是指热量在物质内部由高温区向低温区传递的过程。

热传导过程中,热量通过物质内部的分子间碰撞传递,直到达到热平衡。

热传导的速度受到物质的热导率、温度差和物质的厚度等因素的影响。

对流传热是指热量通过流体的对流传递的过程。

在食品加工过程中,对流传热主要发生在加工液体和气体与食品表面的接触处。

对流传热的速度受到流体的流速、温度差和流体的热传导率等因素的影响。

辐射传热是指热量通过辐射方式传递的过程。

辐射传热不需要介质,可以在真空中传递。

在食品加工过程中,辐射传热主要发生在食品表面和加热设备之间。

辐射传热的速度受到辐射源的温度和表面发射率等因素的影响。

研究食品加工过程中的热传导与传热机理可以帮助我们更好地理解食品加热过程中的能量转化和热量传递规律。

通过合理地控制热传导和传热机理,可以提高食品加工的效率和质量,减少能源的消耗。

总之,食品加工过程中的热传导与传热机理研究是一个复杂而重要的课题。

通过深入研究热传导过程和传热机理,可以为食品加工工艺的优化和改进提供理论依据和实践指导。

材料加工过程传输理论3传热

材料加工过程传输理论3传热

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以上导热微分方程式的讨论都是在热导率λ为常量的前提 下进行的。在许多实际导热问题中,把热导率取为常量是可 以容许的。然而,有一些特殊场合必须把热导率作为温度的 函数,不能当作常量来处理。这类问题称为变热导率的导热 问题。 考虑到λ不能作为常数的特点,可以导出变热导率的导热 方程式。例如,在直角坐标系中,非稳态、有内热源的变热 导率的导热微分方程式将不同于前式,而是:
BUAA
热导率的大小取决于物质的种类和温度。 一般来说,金属材料的热导率比较高,常温条件(20℃)下 纯铜为399w/(m· ℃);碳钢(mc以1.5%)为36.7w/(m· ℃)。非金 属材料及液体较低,如20℃时水的热导率为0.599w/m · ℃。气 体的热导率最小,如20℃时干空气的λ值为0.259w/m· ℃。 同种材料的λ值与温度有关,对于铁、碳钢和低合金钢, λ值随温度的增加而下降。对于高合金钢(不锈钢、耐热钢等) 随着温度的增加λ值增加。工程计算采用的热导率都是用专门 实验测定的。常用材料热导率的值可在相关资料中查找。
《材料加工过程传输理论》 传热理论
北京航空航天大学材料学院 周铁涛 2017.9
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第八章 热量传输的基本概念
热量传输简称传热(Heat transfer),是一种极为普遍而又 重要的物理现象。 材料加工工艺中的加热、冷却、熔化和凝固均与热量的传 递息息相关。 热量传输是研究不同物体之间或者同一物体不同部分之间 存在温差时热量的传递规律,主要包括热量的传递方式以及在 特定条件下热量传播和分布的有关规律。根据热力学定律,热 能总是由高能物体向低能物体传递,物体间温差越大,热量传 递就越容易。由此可见,热量在传输中温度及其分布是最主要 的因素,温差是热量传输的推动力。 在零件的制造工艺中,温度场的测算和控制,不同工况下 不同材质及几何形态对温度场变化的影响,工艺缺陷的分析和 防止等无不受热量传递规律的制约。因此,研究热量传输是保 证工艺实施、提高产品质量和生产率的重要理论依据。

热加工传输原理大作业

热加工传输原理大作业

热加工过程传输原理大作业题目:消失模铸造浇注系统班级:学号:日期:哈尔滨工业大学材料科学与工程学院消失模铸造浇注系统摘要:消失模铸造工艺包括浇冒口系统设计、浇注温度控制、浇注操作控制、负压控制等。

浇注系统在消失模铸造工艺中具有十分重要的地位,是铸件生产成败的一个关键。

本文将从各方面探讨消失模铸造浇注系统的设计及缺陷。

关键词:消失模铸造浇注设计缺陷消失模铸造浇注系统的设计这个棘手的问题一直困扰着人们,目前解决这一问题的思路基本沿用原来的空腔铸造原则,原因是消失模铸造与空腔铸造有着共性,结构(浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道)基本相同,功能也基本相同(把液态金属输送进型腔),但也存在着很大的区别——前者是白模汽化消失退让阻力为充型过程的主导阻力, 而后者是型壁在充填时所产生的摩擦阻力及流体变形转弯扩张引起的附加阻力,由于铸件的结构不同,合金的种类不同,有时2 种主导充型阻力相近似,这时传统的工艺就好用,否则就不行。

1.消失模铸造浇注系统设计的基本原则能否获得健全的铸件,在许多情况下与浇注系统结构和形式有很大的关系。

如果设计不合理,就可能使铸件产生气孔、缩孔和冷隔等缺陷。

消失模铸造还会出现特有的皱皮、冷隔状夹杂和铸钢件的渗碳等瑕疵。

因此对消失模浇注系统的设计应遵循如下基本原则:⑴保证金属液能充满型腔。

消失模铸造液态金属充型过程中,由于金属液前沿的热作用,泡沫塑料模将逐渐消失后退而让出的空间被金属液所占据使得两者之间存在一定的间隙,如图 1 所示,间隙内的液态或气态产物形成内压支撑涂料层,并与干砂对涂层的压力构成力的平衡;⑵浇注系统的安排要考虑到模样束在砂箱中的位置,便于填砂紧实;⑶浇注系统的设计要保证模样束的整体强度;⑷内浇道个数及位置对金属液充型方向的影响;⑸浇注系统多采用简单的形式以保证液态金属充型过程中不因砂型温度升高而使模样变形;⑹金属液压头应超过金属前沿的界面气体压力,以防呛火(反喷)。

这里所指的金属液压头是直浇道顶面至型腔内金属液前沿水平高度之间的高度差。

传输原理在材料加工的应用

传输原理在材料加工的应用

传输原理在材料加工的应用引言材料加工是一项重要的工程技术,在不同领域的制造中都扮演着重要的角色。

传输原理是一种重要的科学原理,其在材料加工中的应用也不容忽视。

本文将探讨传输原理在材料加工中的应用,并列举一些相关的实例。

传输原理的定义和原理传输原理是指物质在空间中的运动和传播的规律。

通过物质的扩散、对流、传导等方式,传输原理可以实现物质从一个地方到另一个地方的迁移。

在材料加工中,传输原理可以用来控制材料的分布和运动,实现精确的加工操作。

传输原理在材料加工中的应用1. 原料的输送在材料加工过程中,原料的输送是一个非常关键的环节。

传输原理可以用来控制原料在不同工序之间的流动,确保原料准确地进入加工设备,保证生产过程的连续性。

例如,在炼钢过程中,通过对流和传导的传输原理,可以将铁矿石、焦炭等原料输送到高炉中,实现高炉的连续运行。

2. 热传导控制热传导是传输原理中的一个重要方面,它在材料加工中的应用尤为广泛。

通过控制材料的热传导,可以实现温度的均匀分布,避免热应力的产生。

在焊接、烧结等工艺中,通过合理地调控热传导,可以获得更好的加工效果。

3. 流体的控制流体的控制是材料加工中一个重要的环节。

传输原理可以用来控制流体的流动速度、流向和压力分布,从而实现精确的加工操作。

在注塑成型、涂覆等工艺中,通过控制流体的传输原理,可以获得理想的制品质量。

4. 溶质的扩散溶质的扩散是一种重要的传输过程,在材料加工中也有着广泛的应用。

通过控制溶质的扩散速率,可以实现材料组分的均匀分布。

在合金的制备中,溶质的扩散可以使不同元素均匀分布,形成均质的合金材料。

5. 材料的析出和析出控制材料的析出是指在加工过程中,溶液中的溶质从溶解态转变为固态析出态的过程。

传输原理可以用来控制材料的析出过程,从而实现理想的材料结构。

在半导体材料制备中,通过控制材料的析出,可以实现半导体材料的特定结构和性能。

结论传输原理在材料加工中有着广泛的应用,它可以用来控制材料的运动、传导、扩散等过程,实现精确的加工操作。

热加工传输原理

热加工传输原理

热加工传输原理大作业学院:材料学院学号:1092910307姓名:费义鹍搅拌摩擦焊接过程塑性流动形态与实例摘要:使用FLUENT流体工程仿真软件对搅拌摩擦焊缝金属的塑性流动进行数值模拟, 初步得出搅拌摩擦焊焊缝塑性流体流动规律, 并进行试验分析与验证。

试验结果表明: 随着距轴肩和搅拌针距离的增大, 速度场开始减弱, 焊缝金属由顶面向底面、由搅拌区向旋转区的流动也随之减弱; 水平方向计算结果与试验结果基本吻合。

搅拌工具旋转速度是影响接头成型形貌的关键原因之一, 速度过低有可能会导致隧道型孔洞缺陷。

采用铝箔作为标示材料, 研究了旋转速度、焊接速度、下压量等参数铝合金搅拌摩擦焊焊缝金属流动形态的影响。

结果表明: 焊缝金属的流动形态由4 个特征区域组成, 即水平流动区、紊流区、洋葱环区和刚塑性迁移区。

关键词:搅拌摩擦焊; 流动形态; 模拟; 焊接参数; 隧道型孔洞,金属流动。

第一部分:搅拌摩擦焊接过程塑性流动形态搅拌摩擦焊接过程中的流场形态对于理解搅拌摩擦焊焊缝成形机理, 分析孔洞和焊缝成形不良等焊接缺陷的产生, 具有重要的理论意义; 对于优化焊接工艺, 控制焊缝接头的组织和性能, 提高焊接质量具有重要的实用价值。

关于塑性材料流动行为的研究方法主要包括钢球跟踪技术、微观组织图像和标签法等。

Reynolds初步分析了材料流场变化趋势以及影响因素。

王希靖、韩晓辉采用建模软件GAMBIT建立了流场的三维实体模型, 并采用非均匀四面体网格划分技术,建立了求解的三维有限元模型。

笔者就搅拌摩擦焊焊缝材料塑性流动规律使用FLUENT流体工程仿真软件对搅拌摩擦焊缝金属的塑性流动进行了数值计算与模拟; 初步得出了搅拌摩擦焊缝塑性流体流动规律及模型, 并进行了试验验证与分析。

在实验中进一步对速度场与隧道型孔洞产生的机理之间的关系进行了初步的分析。

一焊缝塑性流体流动规律的数值模拟及求解搅拌摩擦焊焊缝的塑性流场是一个不可压缩的粘性流场, 结合搅拌摩擦焊的流场特征, 采用建模软件GAMBIT建立了流场的三维实体模型, 并采用非均匀四面体网格划分技术, 建立了求解的三维有限元模型。

热加工过程传输原理论文.doc

热加工过程传输原理论文.doc

热加工过程传输原理论文哈尔滨工业大学材料科学与工程学院动量、热量和质量传递现象广泛存在于金属热成形所用的各种工程设备和仪器中,尤其是焊接机械。

焊接过程总是伴随着“三转移现象”,因此焊接热过程是一个非常复杂的过程,具有局部性、实时性、不稳定性等特点。

作为焊接传热传质过程的研究对象,主要有三个方面:焊接电弧。

焊接电弧和熔池之间的界面;焊接熔池和周围固体材料。

同时,本文还对摩擦焊接头的金属流动过程和熔池金属的传热传质进行了具体研究。

1.三个区域的热量和质量传递1。

焊接电弧等离子体的传热传质是一个电、光、热、磁、声、力相互作用、相互制约的统一平衡体。

电能和其他形式的能量之间有一种转换。

这种转化依赖于质量传递,如中性粒子的电离和复合。

这些不同形式的能量可以通过系统内部能量与温度联系起来。

可以看出,电弧是一种含有带电粒子的流体,因此它不仅满足描述流体运动的控制方程,而且满足描述电磁定律的方程(即麦克斯韦方程)。

因此,电弧传输过程的数值分析就是在一定边界条件下对上述方程的分析。

在DC正非熔化焊接条件下,阴极和阳极表面(焊接熔池)之间的电势差导致电流通过部分电离的气体,并将电能转换成其间的热能。

流经导电介质的电流将产生磁场,该磁场与电场相互作用形成电磁力场。

这种复杂耦合现象的最终影响是形成高温高速等离子体流。

对焊接工作者来说,研究电弧等离子体的主要目的是找出影响电弧稳定燃烧的因素,为焊条和电极材料的选择和制造以及焊接电源及其控制系统的设计提供依据。

确定了工件界面附近的电弧温度分布、压力分布和电流密度分布,为建立熔池传热传质计算模型提供了真实可靠的数据。

2.在焊接电弧和焊接熔池的数值模拟中,焊接熔池界面的能量、动量和质量传递被视为一个确定的热边界和电流边界。

从某种意义上说,能量、动量和质量在边界的传递决定了电弧模型和熔池模型数值计算的成败。

传输过程主要包括:(1)电弧以辐射、对流和传导的形式将热能传递给焊接件;(2)焊接电流通过该区域进入待焊接工件,形成电流回路,不仅影响电弧的形状,还影响工件中的电流密度分布,从而改变熔池中的电磁力;(3)电弧力确实作用在焊接熔池上,导致熔池变形。

食品加工过程中能量传递与转化研究

食品加工过程中能量传递与转化研究

食品加工过程中能量传递与转化研究食品加工是将原始食材经过一系列的工艺处理,变成可供食用的食品的过程。

这个过程中,能量传递与转化是一个非常重要的研究方向。

通过研究食品加工中的能量变化,可以帮助我们更好地理解食物的热量来源和转化规律,为食品工业的发展提供科学依据。

一、食品加工中的能量转化食品加工涉及到各种物质和能量的传递与转化,其中最主要的是热能、化学能和机械能。

1.热能的传递与转化食品加工过程中,热能的传递与转化是不可避免的。

例如,在高温环境下,食材中的水分会蒸发,而蒸发过程是需要耗费热能的,这就是为什么食材在加工过程中会变得干燥的原因。

同时,高温还会导致食材中的蛋白质和糖类分解,产生化学变化,并释放出热能。

这就是为什么在煮食过程中,食物会产生蒸汽和香味的原因。

2.化学能的传递与转化化学能是食品中最主要的能量形式之一,也是人体所需能量的来源。

在食品加工过程中,食材中的化学能会通过酶促反应、热解、酸碱反应等方式转化为热能和机械能。

例如,在烘焙过程中,面粉中的淀粉会被酵母菌分解为二氧化碳和乙醇,产生发酵现象。

这个过程是一个放热反应,能够使食物膨胀并增加口感。

3.机械能的传递与转化机械能在食品加工中起着重要的作用。

例如,搅拌器、搅拌机等机械设备可以通过机械能将食材中的物质均匀混合,提高食品的品质和口感。

此外,还有一些机械设备可以通过物理震荡、振动等方式,改变食材的分子结构,从而提高食品的质量。

二、能量传递与食品营养食品加工中的能量传递与转化不仅影响了食品的品质和口感,还对食品的营养成分产生影响。

食物中的营养成分主要包括碳水化合物、蛋白质和脂肪等。

在食品加工过程中,这些营养成分的分解和转化会导致一些营养价值的损失。

1.碳水化合物的转化在加工食品中,碳水化合物是最容易受到热能影响的。

例如,在高温下,淀粉会发生糊化作用,从而降低食物中淀粉的可溶性和营养价值。

此外,一些高糖食品在加工中经过高温处理,会导致糖类发生焦糖化反应,产生一些有害物质。

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热加工传输原理大作业题目:焊接传热传质的研究:班级:学号:日期:工业大学材料科学与工程学院动量、热量和质量的传输现象广泛地存在于金属热态成形时所使用的各种工程装备和仪器之中,尤其是焊接机械上显而易见。

焊接的处理过程中总是伴随着“三传现象”,所以焊接热过程是一个非常复杂的过程,它具有局部性、瞬时性、非稳态性等特点。

作为焊接传热传质过程研究的对象,主要有三个区域:焊接电弧;焊接电弧与熔池界面;焊接熔池与周围固体材料。

同时,本文又针对摩擦焊接焊接接头金属流动过程以及焊接熔池金属传热传质有具体研究。

一、三个区域的传热传质1.焊接电弧中的传热与传质电弧等离子体是一个电、光、热、磁、声、力等共同作用、相互制约的统一平衡体。

其间存在着电能与其它各种能量形式之间的转换。

这种转换依赖于质量的传输,如中性粒子的电离与复合。

这些不同形式的能量都可通过系统的能与温度联系起来。

可见,电弧是一种包含带电粒子的流体,因而它不但满足描述流体运动的控制方程,而且还满足描述电磁规律的方程组(即Maxwell 方程组)。

所以对电弧传输过程的数值分析,就是在一定的边值条件下对上述方程组的解析。

在直流正极性非熔化焊接条件下,阴极与阳极表面(焊接熔池)间的电势差造成电流通过部分电离的气体,并在其间将电能转换为热能。

通过导电介质的电流会产生磁场,磁场与电场相互作用形成电磁力场。

这种复杂而相互耦合现象的最终效应是形成高温、高速等离子流。

对于焊接工作者来说,研究电弧等离子体的目的主要是探明影响电弧稳定燃烧的因素,为焊条与电极材料的选择和制造及焊接电源及其控制系统的设计提供依据;确定近工件界面处的电弧温度分布、压力分布和电流密度分布,为焊接熔池的传热传质计算模型的建立提供真实可靠的数据。

2.焊接熔池界面处的能量、动量和质量传输在焊接电弧和焊接熔池的数值模拟中,电弧与熔池的边界是作为一个确定的热边界和电流边界来处理的。

在某种意义上说,该边界能量、动量和质量的传输决定着电弧模型和熔池模型数值计算的成败。

其间的传输过程主要有:①电弧以辐射、对流、传导的形式将热能传于被焊工件;②焊接电流经该区域进入被焊工件,形成电流回路,这不但影响着电弧的形态,而且还会影响工件的电流密度分布,从而改变熔池的电磁作用力;③电弧力对焊接熔池做功,造成熔池变形。

这种变形的自由表面,不但会改变熔池的传热、传质条件,还会改变电弧的热流密度和电流密度分布,形成电弧-熔池的双向作用。

所以,一个完整的焊接过程数值模拟应该是焊接电弧-焊接熔池的全耦合解;④被焊金属中合金元素的汽化;⑤高温下气体向液态金属的溶解。

3.焊接熔池与周围固体的传输现象该区域是焊接过程数值模拟的重点,因为这一区域的传热传质过程不仅决定着焊缝的形状、组织和性能,而且还决定着焊接热影响区的组织和性能、焊接接头中的残余应力和变形,以及焊接缺陷的产生等。

这一区域发生的主要传输过程有:①纯固体中的传导:发生于熔池周围的固体金属和冷却凝固后的焊缝金属中;②熔池的对流传输:焊接熔池在表面力、电磁力、浮力和电弧力的作用下,熔池的液态金属不但有热和溶质的传导,而且存在着强烈的对流旋涡运动;③固-液相变传热传质:伴随着金属的熔化和凝固,固-液界面处存在潜热的吸收与释放,并发生着溶质的再分配;④金属-蒸汽相变传热传质:液态金属中的合金元素和微量表面活性元素在电弧热的作用下发生汽化,并伴有汽化潜热的吸收和物质的扩散对流。

二、焊接接头中金属的流动焊接过程中,在焊接接头处热量的散发,异种原子在焊接接头的扩散,及外部能量的输入均对结晶后的焊接接头组织产生重大影响,由于组织决定性能,因此将对接头的性能产生很大影响。

下面以摩擦焊为例,研究接头塑性金属的流动行为。

1.摩擦焊接头的金属流动性摩擦焊接作为一种优质、精密、高效、节能和环保的固相连接技术,在航空航天及一般工业领域都有着巨大的应用潜力,在轻量化、高可靠性及低成本的装备制造中具有独特的优势。

摩擦焊是一个涉及温度、力学、冶金及其相互作用的高度复杂过程,此过程中以摩擦界面处材料的塑性变形为主,界面处塑性金属流动的产生以及流动行为将会影响到热源的产生以及界面的扩散与动态回复再结晶,进而影响到焊接接头的质量。

塑性金属层是否连续、完整和牢固地覆盖于摩擦界面,对能否形成无缺陷、优质的焊接接头具有重要影响。

因此,研究摩擦焊接过程中塑性金属流动行为非常重要。

2.旋转摩擦焊接头的金属塑性流动摩擦热的处理都是以当量热流密度的形式从摩擦界面输入,模型简化过多,尽管部分计算结果与实验结果吻合,摩擦焊条件下的塑性流动行为仍然没有被很好地阐明。

国在1984年采用了急停技术对45钢连续驱动摩擦焊接过程中变形层和高温区的扩展过程进行了研究。

实验开展了摩擦压力和摩擦时间对变形层和高温区扩展过程规律的研究,并揭示了在摩擦加热开始时,变形层首先在距离圆心1/2~2/3 半径处的摩擦表面上形成。

变形层的厚度随摩擦压力的增大而增大。

史弼采用解析法对摩擦焊接过程中的高温塑性变形区进行研究,定性地分析了焊接参数对塑性区宽度的影响。

3.搅拌摩擦焊接过程的塑性流动在搅拌摩擦焊接过程中,工具形状、焊接参数和待焊材料直接影响焊缝金属的塑性流动,从而决定了焊核区、热机械影响区、热影响区的大小和性能。

焊缝组织的形成过程复杂,受诸多因素影响,如焊缝金属及母材成分、焊接热循环过程、焊缝中夹杂物尺寸和分布、奥氏体晶粒成分和尺寸等等。

通过相变热力学计算,可确定铁素体、珠光体、贝氏体等形核孕育时间以及转变开始温度;通过相变动力学计算,可确定新生相晶粒生长速度并计算最终的质量百分比。

由于焊接是一个不平衡的连续冷却过程,进行热力学、动力学计算比较困难,而且组织转变过程中的部分参量尚未有明确的物理模型和数学表达式,因此,模拟接头微观组织仍然十分困难。

焊接接头微观组织的计算机模拟方法并对其中广泛应用的蒙特卡罗法和元胞自动机法用于晶粒生长微观模拟的研究现状及发展趋势。

采用计算机模拟技术研究焊接接头微观组织及其变化对材料性能的影响是近年来焊接模拟技术研究领域中的热点和前沿课题之一。

确定性方法是指在给定时刻,一定体积熔体晶粒的形核密度和生长速率都是确定的函数。

到目前为止确定性方法已经得到了广泛的发展。

运用确定性方法建立的模型可成功预测微观组织的特征,如等轴晶的平均尺寸和柱状晶的纵向生长等。

在低合金钢焊缝奥氏体晶粒尺寸计算模型,该模型从晶粒长大的基本理论出发,考虑了焊接条件下的影响因素,综合了焊缝金属合金元素对奥氏体晶粒长大的影响,建立了一个在连续冷却条件下基于碳原子扩散速率的低合金钢焊缝金属奥氏体晶粒尺寸的计算模型。

对于基于夹杂物惰性界面非扩散形成的针状铁素体连续转变动力学模型,该模型可以用来研究焊缝中针状铁素体的转变特征,包括转变温度围、转变程度以及与焊缝化学成分、工艺参数、相变温度之间的关系、相变过程中的最大可能转变趋势等。

但这种方法往往忽略了与晶体学有关的各个因素,无法考察模壁邻近晶粒择优生长形成柱状晶区,因此无法预测发生在模壁附近的等轴晶向柱状晶的转变和柱状横截面尺寸的变化,也无法模拟晶粒向液相区生长和柱状晶向等轴晶的转变等。

搅拌摩擦焊过程热传导和材料流动有着明显的不对称性,而且随着焊接速度和搅拌头旋转速度的提高,这种不对称性也在增强。

最近,Nandan 等人还建立了搅拌摩擦焊接中碳钢三维粘塑性流动和传热模型,模型采用非牛顿粘性计算了金属的流动,文献得到了不同深度的水平面流线(如图所示),流线显示了近圆的存在,且为闭合的流线,这说明搅拌针周围材料存在回流。

图中还表明材料移动主要发生在后退侧。

国栾国红等在铝合金搅拌摩擦焊接头行为分析中详细介绍了搅拌摩擦焊接头塑性流变数值模拟所得到的结果。

在搅拌头轴肩下大约1.5mm处,搅拌摩擦焊前进侧的塑性流体结构中存在一个不稳定区域--紊流区。

这个紊流区的存在会严重改变金属材料的过渡途径。

王大勇等建立了搅拌摩擦焊过程中热塑性软化区的流动行为物理模型,并将塑性软化区分为3层:轴肩附近、搅拌针上部和搅拌针下端附近。

通过模型的建立和计算得出3层的材料流动特征各不相同:轴肩附近的材料首先流入因搅拌针行进而在搅拌针后部留下的空腔,剩余材料则围绕着轴肩由前进侧流动到搅拌头的后部;搅拌针上部附近的材料以剪切的方式从搅拌针前部流动到搅拌针后部;而搅拌针下12 端附近的材料以挤压的方式从搅拌针的前部流动到搅拌针的后部。

王希靖等和王训宏等均采用FLUENT流体工程仿真软件对搅拌摩擦焊焊缝金属的塑性流动进行了数值计算与模拟。

文献初步得出了搅拌摩擦焊焊缝塑性流体流动横向、纵向规律。

从已有的文献来看,采用FLUENT软件能较好地模拟FSW中流体的塑性流动,但温度场无法很好阐明。

同时,由于搅拌摩擦焊接头的特殊性,看作纯流体也是对实际过程的较大简化,结果也不太理想。

建立基于非线性连续介质力学有限元模型,研究不同参数下的搅拌摩擦焊接条件下的材料流动,模拟结果表明,焊缝前进侧存在漩涡,且漩涡中材料流动速度随着移动速度的增加而增加。

热传输现象在焊接中广泛存在,利用传输原理中的三传现象相关原理对焊接接头的微观组织进行分析可以得到很接近事实的数据。

微观组织对焊接构件的性能具有非常重要的影响,对它进行模拟和预测具有非常重大的现实意义。

三、熔池金属的传热传质:熔池中熔化金属的对流对材料焊接区的热输送现象及所形成的焊缝形状尺寸有很大影响。

在此阐述对流热输送现象及其对母材熔化的作用。

对采用较低电流值的无添加焊丝GTA焊接,其熔池形状呈圆弧形,比较容易模型化,因而做了较多的探讨。

然而,对于相同焊接条件的GTA焊接,即使是焊接同一规格的钢材(特别是不锈钢),其对母材形状亦会出现差异。

GTA焊接,阳极和阴极之间产生的电弧热主要由从阴极到阳极流动着的电子流以及等离子体气流的热传导传送到母材,进入母材的热量使母材的热量使母材熔化并形成熔池。

该热量的绝大部分在熔池运动着,以及通过熔池和母材的界面(固液界面)流入母材,此部分热量在母材中因热传导而散失掉,此外,熔化金属或合金成分的蒸发会从熔池带走热量。

然而,即使相同数量的热量从电弧进入焊接熔池,因熔池部熔化金属流动情况或热对流、热输送的不同,最终所形成的焊缝断面形状、尺寸也会有很大的差别。

熔池部存在着液态金属的流动,力是产生液体流动的原因。

无添加焊丝GTA焊接,电弧作用下熔池部的对流驱动力,有下图所示的4种。

图(a)所示为电弧等离子气流作用下产生的熔池金属的对流。

电弧等离子气流以电弧压力的形式作用于熔池,使熔池的中心区出现凹陷,同时又从熔池的中心区向周边区流动,把熔池表面从中心区从周边区拉伸,对熔池表面金属形成从熔池中心向熔池周边区流动。

图(b)是由于熔池表面上的表面力差产生的对流,称作表面力流。

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