iixle-i = (Vmaokou-circle-i / 3 · 5 7 ) Z，高度为 SaiJnaokou-circ le-i ，~[xi5^j2ainaokou-circle-i， 圆弧半径为 Smaokou-circle-i/2 j
[0022] 本发明包括以下有益效果：
[0023] 本发明设计了一种回转体薄壁铸件砂型铸造过程中冒口设计方法，采用物理实验 的方法确定合金/砂型界面换热系数，同时配合砂型浇注圆圈形状铸件的实验手段对界面 换热系数的实用性进行实验验证，基于更为准确的缩松缺陷预测设计冒口。合金/砂型界面 换热系数的精确选择和实验验证为缩松缺陷的准确预测以及合理的冒口尺寸设计奠定了 坚实的基础，解决了目前缺陷预测和冒口设计过程中涉及大量试算且缺少必要实验验证的 问题，提高了冒口设计的准确度，加速了铸造工艺优化进程，缩短产品开发周期，将铸件产 品品质提尚20~40%。
[0024]本发明适用于回转体薄壁铸件砂型铸造过程。利用本发明可以更为准确的预测缩 松缺陷形成位置，为冒口设计提供准确的参数指导，从多个方面辅助铸造工艺开发和优化， 具有巨大市场应用潜力，广泛采用本发明方法进行回转体薄壁铸件砂型铸造过程中冒口设 计，能够制造高达数亿元的产值。
【附图说明】
[0025]图1为本发明涉及的缸体叶片铸件三维实体图，其中，a为主视图，b为俯视图，c为 立体图；
[0026] 图2为本发明实施例1中物理模拟实验铸造系统示意图，其中，a为三维实体图，b为 主视图，c为俯视图；
[0027] 图3为本发明实施例1中物理模拟实验所得铸件；
[0028] 图4为本发明实施例1中物理模拟实验所得3个热电偶处的升温曲线，图中，横坐标 表示时间，纵坐标表示温度；
[0029]图5为本发明实施例1中实验所得热流密度Qexp⑴随时间变化曲线；
[0030]图6为本发明实施例1中的各参数变化曲线图，图中：
[0031] a为合金/砂型（合金和砂型之间）界面处合金液温度Tallciy随时间变化曲线、b为合 金/砂型(合金和砂型之间）界面处型砂温度Tsand随时间变化曲线、c为合金/砂型(合金和砂 型之间）界面换热系数为81OW Hf2IT1时模拟所得热流密度Qsimu(t)随时间变化曲线；
[0032]图7为本发明实施例1中圆圈形状铸件三维实体图，图中:a为正视图，b为俯视图； [0033] 图8为本发明实施例1中4个不同浇注温度1486°(：、1514°(：、1555°(：和1588°(：下实验 所得铸件，图中，a为浇注温度1486Γ下实验所得铸件、b为浇注温度1514Γ下实验所得铸 件、c为浇注温度1555Γ下实验所得铸件、d为浇注温度1588Γ下实验所得铸件；
[0034] 图9为本发明实施例1中4个不同浇注温度1486 °C、1514°C、1555 °C和1588°C下模拟 所得铸件内温度场分布；
[0035] a为浇注温度1486Γ下模拟所得铸件内温度场分布、b为浇注温度1514Γ下模拟所 得铸件内温度场分布、c为浇注温度1555Γ下模拟所得铸件内温度场分布、d为浇注温度 1588 °C下模拟所得铸件内温度场分布；
[0036]图10为本发明实施例1中圆圈形状铸件长度模拟和实验测量对比；
[0037]图11为本发明实施例1中传统铸造工艺冒口和浇道位置，图中，a为主视图，b为俯 视图；
[0038] 图12为本发明实施例1中传统铸造工艺下缩松缺陷分布预测图；图中，浅灰色区域 为无缩松缺陷形成区;深灰色区域为缩松缺陷形成区；
[0039] 图13为本发明实施例1中腰形冒口尺寸示意图；
[0040] 图14为本发明实施例1中优化工艺中腰形暗冒口尺寸示意图，a为主视图，b为俯视 图；从图中可见共8个腰形暗冒口，标号分为1，2,3,4,5,6,7和8;
[0041] 图15为本发明实施例1中添加腰形暗冒口后缩松缺陷分布预测图，浅灰色区域为 无缩松缺陷形成区;深灰色区域为缩松缺陷形成区。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0042] 一:本实施方式所述的基于缩松缺陷预测的回转体薄壁铸件砂型铸 造过程中冒口设计方法，是按以下步骤进行：
[0043]步骤一、设计物理模拟实验，获得砂型中不同点的升温曲线：
[0044]进行温度场数值模拟，采用实验所提供的热流密度随时间变化曲线直接确定合 金/砂型(合金和砂型之间）界面换热系数；
[0045]步骤一（1 )、物理模拟实验中铸件形状和尺寸特征:铸件为长方形板，长方形板的 长度用Lpiane3表示，板的厚度Splane3与回转体薄壁铸件最小壁厚Sminc^sting和最大壁厚δ max casting 的平均值相等，即 Spiane = (5mincasting+5maxcasting)/2，板的宽度 Wpiane 和板的厚度 Splane相等，即Wplane= 5plane ;单位均为mm ;
[0046] 步骤一(2)、物理模拟实验采用砂型铸造，砂型为长方形，其尺寸特征:长度为Lsand =[10mm+LPiane/2+LPiane+(20% Xdminsand)]，宽度为Wsand = [Wpiane+2 X (20% X dminsand)]，厚 度为5sand = [ 5piane+2 X (20 % X dminsand)]，其中dminsand为回转体薄壁铸件在砂箱中距离砂 型外表面距离的最小值;铸件空腔处于砂型中，距左、右、前、后、上、下砂型外表面距离分别 为（10mm+L Piane/2)、（20 % X dminsand)、（20 % X dminsand)、（ 20 % X dminsand)、（20 % X Clminsand)、（ 20 % X Clminsand);直浇道尺寸特征：纵向放置圆柱体，直径Dver为LPi ane/5，高度 Hver为[δρ1_+(20% X Clminsand)];横浇道尺寸特征:横向放置圆柱体，直径Dhori为Spiane/4，单 位均为mm;
[0047] 步骤一 (3)、物理模拟实验中在距离铸件空腔上表面不同位置处的砂型中放置测 温热电偶TC;热电偶的总数量为NT，且3 < NT < 10;每个热电偶TCi距离铸件空腔上表面的距 离为xi，i的取值范围1~NT;(这里的i也指TCi中i);
[0048] 步骤一(4)、浇注长方形板物理模拟实验铸件，获得型砂中不同点的升温曲线，所 述升温曲线为温度随时间变化曲线；
[0049]步骤一 (5)、进行铸件铸造过程三维传热过程的计算机仿真:物理模拟实验所得热 流密度
q作为温度场计算的边界条件，热流密度的单位为J η??式中t为时间，单位S ; Psand为型砂密度，单位kg πΓ3 ; CPsand为型砂比热，单位J kg^IT1; ^由升温曲线提供，At为升温曲线中相邻两点之间的时间间隔，单位为s; AT1为升温曲线 中t+Δ t时刻温度与t时刻温度的差值，单位Κ; Δ Ti = Ti(t+A t)-Ti(t);由合金/砂型（合金 和砂型之间）界面处热流密度Qsimu(t) =halloy-sand(Talloy-Tsand)与Qexp(t)相等，推算平均合 金/砂型界面换热系数h allciy-sand(W Hf2IT1)，其中TaIlciy为合金/砂型界面处合金液温度，T sand 为合金/砂型界面处型砂温度；
[0050]步骤二、采用砂型浇注圆圈形状铸件:测量不同浇注温度下铸件长度，针对圆圈形 状铸件开展三维传热过程的计算机仿真，合金/砂型界面换热系数来自步骤一获得的平均 合金/砂型界面换热系数hallciy- sand(w Hf2IT1)，模拟所得铸件长度与实验测量对比，验证步骤 一中所得界面换热系数的实用性：
[0051 ] 步骤二（1 )、铸件型腔为圆圈形，共5圈，进行化。虹_次实验，Npciuring 2 3，获得Npciuring 个实验铸件，每次实验的浇注温度Tpourma < i SNpciurlng)不同；测量实验铸件的长度，即 金属液在圆圈形铸件型腔内流经的距离Lexppmjring-i(l < i < Npmjring)，单位mm;绘制实验铸 件长度Lexppciuring随浇注温度Tpciuring的变化曲线；
[0052] 步骤二(2)、针对圆圈形状铸件开展三维传热过程的计算机仿真，合金/砂型界面 换热系数匕11。0-来自步骤一;采用与实验相同的浇注温度T Pcmring-i(l < i SNpciuring),进行 Npciuring次模拟实验，测量模拟所得铸件的长度，绘制模拟结果中铸件长度Lsimupciuring随浇注 温度T pciuring的变化曲线；
[0053] 步骤二（3)、模拟所得LsimUpouring-Tpouring变化曲线与实验所得Lexppouring-Tpmjring 曲线进行对比，如果最大差值的绝对值>1〇〇_，则回到步骤一 (3)，增加热电偶个数，重复 步骤一(4)和步骤一(5);如果最大差值的绝对值< 100mm，则证明合金/砂型界面换热系数 haiiQy-sand具有实用性，进入步骤三；
[0054] 步骤三、采用步骤一中所获得的合金/砂型界面换热系数hallciy-sand，针对回转