專利名稱：一種離心鑄造時鑄型最高溫度的估算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于離心鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種離心鑄造時鑄型最高溫度的估算方法，適用于對錫青銅、鋁青銅、黃銅、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、碳素鑄鋼離心鑄造時鑄型最高溫度的估算。
背景技術(shù)：
目前在離心鑄造時的鑄件一般分為鑄造錫青銅、鋁青銅、黃銅、灰鑄鐵與球墨鑄鐵、低碳鋼、中碳鋼各類鑄件。理論上，當鑄型溫度升高到最高溫度時，單位質(zhì)量鑄型的吸熱星為q_=C_ ΔΤ，則鑄型吸收的熱星為Qjh型=M_q_ =M_C_ ΔΤ，而鑄件散發(fā)的熱星為Q鑄件=M鑄件[Ca (trt2) +L+C Θ (t3-t4)]。考慮到鑄造時鑄件一部分熱量會散發(fā)到空氣中，故當鑄件散熱與鑄型吸熱處于熱平衡時，熱平衡方程為M冑彳丨[C^Ct^ta) +L+CΘ (t3-t4)]η =M鑄型C鑄型· AT，式中Μ_為鑄型質(zhì)量，Μ_為鑄件質(zhì)量，&為合金液的澆注溫度，t2為合金液的液相線溫度，t3為合金的固相線溫度，t4為鑄件的脫模溫度，Ca為合金的平均液態(tài)比熱容，L為合金的熔化潛熱，C_為合金的平均固態(tài)比熱容，Cie為鑄型的固態(tài)比熱容，Δ T為鑄型從工作溫度升高到最高溫度的溫度差值，即Λ T=Tisss-n為鑄件散熱量被鑄型所吸收的比值，一般為70% 80%。由上述熱平衡方程可以看出，當鑄件及鑄型材料的高溫物性參數(shù)(合金的平均固態(tài)比熱容C0、合金的平均液態(tài)比熱容Ca、合金的熔化潛熱L、合金的液相線溫度t2、合金的固相線溫度t3、鑄型材料的固態(tài)比熱容Cie確定之后，就可以計算出離心鑄型的溫度升高值A(chǔ)T，從而計算出鑄型的最高溫度。但在實際應(yīng)用中，由于離心鑄件的種類及牌號繁多，金屬材料的高溫物性試驗實施比較困難且投入費用很高，若要將全部金屬材料的高溫物性數(shù)據(jù)測量出，其投入費用是一般的研究人員和企業(yè)無法承受的。鑄造手冊(機械工程學(xué)會鑄造學(xué)會，鑄造手冊第3卷，鑄造非鐵合金，機械工業(yè)出版社2011第三版)中僅記載有最為常用的鑄件材料及鑄型材料的高溫物性試驗數(shù)據(jù)，而對于一般金屬材料的高溫物性數(shù)據(jù)卻未有記載，這就導(dǎo)致無法準確估算出鑄型最高溫度，不能為鑄型的強度校核 提供溫度依據(jù)。目前通常的處理方法是待鑄件凝固、離心機停機之后，打開安全罩觀察鑄型發(fā)紅的顏色來估計鑄型的溫度，但這時鑄型的溫度與鑄型最高溫度相差很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種低成本的離心鑄造時鑄型最高溫度的估算方法，通過對合金材料分類及樣本選擇，依據(jù)常用合金材料殘缺的高溫物性數(shù)據(jù)，對鑄銅件、鑄鐵件及碳素鑄鋼件，在離心鑄造過程中對鑄型實際最高溫度進行估算。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種離心鑄造時鑄型最高溫度的估算方法，包括如下步驟根據(jù)鑄件材料的分類，選擇所述鑄件材料的樣本牌號，以所述樣本牌號的平均固態(tài)比熱容C0、合金的平均液態(tài)比熱容Ca、合金的熔化潛熱L、合金的液相線溫度t2、合金的固相線溫度t3作為所述鑄件材料的高溫物性數(shù)據(jù)；
根據(jù)以下鑄型溫度升高值公式計算鑄型溫度升高值為
權(quán)利要求
1.一種離心鑄造時鑄型最高溫度的估算方法，其特征是，包括如下步驟根據(jù)鑄件材料的分類，選擇所述鑄件材料的樣本牌號，以所述樣本牌號的平均固態(tài)比熱容C0、合金的平均液態(tài)比熱容Ca、合金的熔化潛熱L、合金的液相線溫度t2、合金的固相線溫度t3作為所述鑄件材料的高溫物性數(shù)據(jù)；根據(jù)以下鑄型溫度升高值公式計算鑄型溫度升高值為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心鑄造時鑄型最高溫度的估算方法，其特征在于，所述合金的平均液態(tài)比熱容Ca為平均固態(tài)比熱容C_的1. 25 1. 65倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心鑄造時鑄型最高溫度的估算方法，其特征在于，所述鑄型比熱容Cie數(shù)據(jù)，采用線性回歸法或曲線擬合法計算得出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心鑄造時鑄型最高溫度的估算方法，其特征在于，當所述預(yù)設(shè)溫度差為100°C時，將鑄型溫度按照100°C的溫度差劃分為多個溫度采樣點，計算鑄型溫度范圍將每隔100°c時的α值；選取任意一個溫度采樣點溫度值作為第一鑄型對比溫度 T1，將與T1相應(yīng)的α值帶入公式(I)中，計算出第一鑄型溫度升高值A(chǔ)T1及第一鑄型最高溫度T2,若T1與T2差值的絕對值大于50°C，則在鑄型溫度范圍選取與T2溫差絕對值最小的溫度采樣點溫度值作為第二鑄型對比溫度，將第二鑄型對比溫度對應(yīng)的α值再次代入公式(I)中，計算出第二鑄型溫度升高值Λ T2及第二鑄型最高溫度T3，將T3作為該離心鑄造時鑄型的最高溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心鑄造時鑄型最高溫度的估算方法，其特征在于，當所述預(yù)設(shè)溫度差為50°C時，將鑄型溫度按照50°C的溫度差劃分為多個溫度采樣點，計算鑄型溫度范圍將每隔50°C時的α值；選取任意一個溫度采樣點溫度值作為第一鑄型對比溫度T1, 將與T1相應(yīng)的α值帶入公式(I)中，計算出第一鑄型溫度升高值Λ T1及第一鑄型最高溫度 T2,若T1與T2差值的絕對值大于25°C，則在鑄型溫度范圍選取與T2溫差絕對值最小的溫度采樣點溫度值作為第二鑄型對比溫度，將第二鑄型對比溫度對應(yīng)的α值再次代入公式(I) 中，計算出第二鑄型溫度升高值Λ T2及第二鑄型最高溫度T3，將T3作為該離心鑄造時鑄型的最高溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的離心鑄造時鑄型最高溫度的估算方法，其特征在于，當所述鑄型材料為鑄鐵和碳素鑄鋼時所述鑄型溫度范圍為300°C 800°C，當所述鑄型材料為鉻鑰鑄鋼時所述鑄型溫度范圍為300°C 900°C。
全文摘要
本發(fā)明屬于離心鑄造技術(shù)領(lǐng)域，具體一種離心鑄造時鑄型最高溫度的估算方法，根據(jù)鑄件材料的分類，選擇所述鑄件材料的樣本牌號，將鑄型溫度按照預(yù)設(shè)的溫度差劃分為多個溫度采樣點，計算每個溫度采樣點溫度值對應(yīng)的α值，根據(jù)鑄型溫度升高值方程計算鑄型溫度升高值，從而對鑄銅件、鑄鐵件及碳素鑄鋼件，在離心鑄造中鑄型的最高溫度進行估算。本發(fā)明的有益效果是能根據(jù)現(xiàn)有的鑄件及鑄型材料的高溫物性數(shù)據(jù)，以低成本的方式估算對常用鑄件離心鑄型實際最高溫度；從而既能對特定離心鑄型能否澆注特定鑄件作出判斷；也能在當離心鑄型產(chǎn)生破裂時給鑄型的強度校核提供溫度依據(jù)。
文檔編號B22D13/12GK103008600SQ20121058463
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者楊為勤 申請人:武昌造船廠集團有限公司