专利名称：一种离心铸造时铸型最高温度的估算方法
技术领域：
本发明属于离心铸造技术领域，具体涉及一种离心铸造时铸型最高温度的估算方法，适用于对锡青铜、铝青铜、黄铜、灰铸铁、球墨铸铁、碳素铸钢离心铸造时铸型最高温度的估算。
背景技术：
目前在离心铸造时的铸件一般分为铸造锡青铜、铝青铜、黄铜、灰铸铁与球墨铸铁、低碳钢、中碳钢各类铸件。理论上，当铸型温度升高到最高温度时，单位质量铸型的吸热星为q_=C_ ΔΤ，则铸型吸收的热星为Qjh型=M_q_ =M_C_ ΔΤ，而铸件散发的热星为Q铸件=M铸件[Ca (trt2) +L+C Θ (t3-t4)]。考虑到铸造时铸件一部分热量会散发到空气中，故当铸件散热与铸型吸热处于热平衡时，热平衡方程为M冑彳丨[C^Ct^ta) +L+CΘ (t3-t4)]η =M铸型C铸型· AT，式中Μ_为铸型质量，Μ_为铸件质量，&为合金液的浇注温度，t2为合金液的液相线温度，t3为合金的固相线温度，t4为铸件的脱模温度，Ca为合金的平均液态比热容，L为合金的熔化潜热，C_为合金的平均固态比热容，Cie为铸型的固态比热容，Δ T为铸型从工作温度升高到最高温度的温度差值，即Λ T=Tisss-n为铸件散热量被铸型所吸收的比值，一般为70% 80%。由上述热平衡方程可以看出，当铸件及铸型材料的高温物性参数(合金的平均固态比热容C0、合金的平均液态比热容Ca、合金的熔化潜热L、合金的液相线温度t2、合金的固相线温度t3、铸型材料的固态比热容Cie确定之后，就可以计算出离心铸型的温度升高值AT，从而计算出铸型的最高温度。但在实际应用中，由于离心铸件的种类及牌号繁多，金属材料的高温物性试验实施比较困难且投入费用很高，若要将全部金属材料的高温物性数据测量出，其投入费用是一般的研究人员和企业无法承受的。铸造手册(机械工程学会铸造学会，铸造手册第3卷，铸造非铁合金，机械工业出版社2011第三版)中仅记载有最为常用的铸件材料及铸型材料的高温物性试验数据，而对于一般金属材料的高温物性数据却未有记载，这就导致无法准确估算出铸型最高温度，不能为铸型的强度校核 提供温度依据。目前通常的处理方法是待铸件凝固、离心机停机之后，打开安全罩观察铸型发红的颜色来估计铸型的温度，但这时铸型的温度与铸型最高温度相差很大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本的离心铸造时铸型最高温度的估算方法，通过对合金材料分类及样本选择，依据常用合金材料残缺的高温物性数据，对铸铜件、铸铁件及碳素铸钢件，在离心铸造过程中对铸型实际最高温度进行估算。为解决上述技术问题，本发明的技术方案为一种离心铸造时铸型最高温度的估算方法，包括如下步骤根据铸件材料的分类，选择所述铸件材料的样本牌号，以所述样本牌号的平均固态比热容C0、合金的平均液态比热容Ca、合金的熔化潜热L、合金的液相线温度t2、合金的固相线温度t3作为所述铸件材料的高温物性数据；
根据以下铸型温度升高值公式计算铸型温度升高值为
权利要求
1.一种离心铸造时铸型最高温度的估算方法，其特征是，包括如下步骤根据铸件材料的分类，选择所述铸件材料的样本牌号，以所述样本牌号的平均固态比热容C0、合金的平均液态比热容Ca、合金的熔化潜热L、合金的液相线温度t2、合金的固相线温度t3作为所述铸件材料的高温物性数据；根据以下铸型温度升高值公式计算铸型温度升高值为
2.根据权利要求1所述的离心铸造时铸型最高温度的估算方法，其特征在于，所述合金的平均液态比热容Ca为平均固态比热容C_的1. 25 1. 65倍。
3.根据权利要求1所述的离心铸造时铸型最高温度的估算方法，其特征在于，所述铸型比热容Cie数据，采用线性回归法或曲线拟合法计算得出。
4.根据权利要求1所述的离心铸造时铸型最高温度的估算方法，其特征在于，当所述预设温度差为100°C时，将铸型温度按照100°C的温度差划分为多个温度采样点，计算铸型温度范围将每隔100°c时的α值；选取任意一个温度采样点温度值作为第一铸型对比温度 T1，将与T1相应的α值带入公式(I)中，计算出第一铸型温度升高值AT1及第一铸型最高温度T2,若T1与T2差值的绝对值大于50°C，则在铸型温度范围选取与T2温差绝对值最小的温度采样点温度值作为第二铸型对比温度，将第二铸型对比温度对应的α值再次代入公式(I)中，计算出第二铸型温度升高值Λ T2及第二铸型最高温度T3，将T3作为该离心铸造时铸型的最高温度。
5.根据权利要求1所述的离心铸造时铸型最高温度的估算方法，其特征在于，当所述预设温度差为50°C时，将铸型温度按照50°C的温度差划分为多个温度采样点，计算铸型温度范围将每隔50°C时的α值；选取任意一个温度采样点温度值作为第一铸型对比温度T1, 将与T1相应的α值带入公式(I)中，计算出第一铸型温度升高值Λ T1及第一铸型最高温度 T2,若T1与T2差值的绝对值大于25°C，则在铸型温度范围选取与T2温差绝对值最小的温度采样点温度值作为第二铸型对比温度，将第二铸型对比温度对应的α值再次代入公式(I) 中，计算出第二铸型温度升高值Λ T2及第二铸型最高温度T3，将T3作为该离心铸造时铸型的最高温度。
6.根据权利要求1或2所述的离心铸造时铸型最高温度的估算方法，其特征在于，当所述铸型材料为铸铁和碳素铸钢时所述铸型温度范围为300°C 800°C，当所述铸型材料为铬钥铸钢时所述铸型温度范围为300°C 900°C。
全文摘要
本发明属于离心铸造技术领域，具体一种离心铸造时铸型最高温度的估算方法，根据铸件材料的分类，选择所述铸件材料的样本牌号，将铸型温度按照预设的温度差划分为多个温度采样点，计算每个温度采样点温度值对应的α值，根据铸型温度升高值方程计算铸型温度升高值，从而对铸铜件、铸铁件及碳素铸钢件，在离心铸造中铸型的最高温度进行估算。本发明的有益效果是能根据现有的铸件及铸型材料的高温物性数据，以低成本的方式估算对常用铸件离心铸型实际最高温度；从而既能对特定离心铸型能否浇注特定铸件作出判断；也能在当离心铸型产生破裂时给铸型的强度校核提供温度依据。
文档编号B22D13/12GK103008600SQ20121058463
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者杨为勤 申请人:武昌造船厂集团有限公司