[发明专利]一种离心铸造时铸型最高温度的估算方法

说明书

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量为q_铸型=C_铸型ΔT，则铸型吸收的热量为Q_踌型=M_铸型q_铸型=M_铸型C_铸型ΔT，而铸件散发的热量为Q_铸件=M_铸件[C_液（t₁-t₂）+L+C_固（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_铸件[C_液（t₁-t₂）+L+C_固（t₃-t₄）]η=M_铸型C_铸型·ΔT，式中：M_铸型为铸型质量，M_铸件为铸件质量，t₁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，C_液为合金的平均液态比热容，L为合金的熔化潜热，C_固为合金的平均固态比热容，C_铸型为铸型的固态比热容，△T为铸型从工作温度升高到最高温度的温度差值，即△T=T_最高温度－T_{铸型工作温度}，η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C_固、合金的平均液态比热容C_液、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C_铸型确定之后，就可以计算出离心铸型的温度升高值△T，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C_固、合金的平均液态比热容C_液、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：

取

其中，M_铸型为铸型质量，M_铸件为铸件质量，C_铸型为铸件质量型的固态比热容；

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；