專利名稱：一種離心鑄造時鑄型最高溫度的估算方法
技術領域：
本發明屬于離心鑄造技術領域，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：
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_為鑄型質量，Μ_為鑄件質量，&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為合金的平均液態比熱容，L為合金的熔化潛熱，C_為合金的平均固態比熱容，Cie為鑄型的固態比熱容，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(合金的平均固態比熱容C0、合金的平均液態比熱容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、鑄型材料的固態比熱容Cie確定之后，就可以計算出離心鑄型的溫度升高值AT，從而計算出鑄型的最高溫度。但在實際應用中，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據測量出，其投入費用是一般的研究人員和企業無法承受的。鑄造手冊(機械工程學會鑄造學會，鑄造手冊第3卷，鑄造非鐵合金，機械工業出版社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據，而對于一般金屬材料的高溫物性數據卻未有記載，這就導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。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。

發明內容
本發明所要解決的技術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，依據常用合金材料殘缺的高溫物性數據，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。為解決上述技術問題，本發明的技術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比熱容C0、合金的平均液態比熱容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據；
根據以下鑄型溫度升高值公式計算鑄型溫度升高值為
權利要求
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比熱容C0、合金的平均液態比熱容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據；根據以下鑄型溫度升高值公式計算鑄型溫度升高值為
2.根據權利要求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比熱容Ca為平均固態比熱容C_的1. 25 1. 65倍。
3.根據權利要求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數據，采用線性回歸法或曲線擬合法計算得出。
4.根據權利要求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，當所述預設溫度差為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相應的α值帶入公式(I)中，計算出第一鑄型溫度升高值AT1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.根據權利要求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，當所述預設溫度差為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.根據權利要求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
本發明屬于離心鑄造技術領域，具體一種離心鑄造時鑄型最高溫度的估算方法，根據鑄件材料的分類，選擇所述鑄件材料的樣本牌號，將鑄型溫度按照預設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的α值，根據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。本發明的有益效果是能根據現有的鑄件及鑄型材料的高溫物性數據，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生破裂時給鑄型的強度校核提供溫度依據。
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 優先權日2012年12月28日
發明者楊為勤 申請人:武昌造船廠集團有限公司