專利名稱：一種離心鑄造機(jī)鑄型溫度控制方法
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機(jī)鑄型溫度控制方法。
背景技術(shù)：
目前的離心鑄造技術(shù)中，離心鑄造機(jī)的鑄型包括底板、蓋板和金屬筒套，對(duì)鑄型設(shè)計(jì)規(guī)定了鑄型金屬筒套與鑄件的壁厚比，這是從防止鑄件缺陷、降低鑄件質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的角度出發(fā)，通過(guò)對(duì)鑄件和鑄型之間的熱平衡核算，解決因鑄型壁厚較薄而導(dǎo)致蓄熱能力不夠的問(wèn)題，并沒(méi)有考慮高速旋轉(zhuǎn)中的鑄型自身溫度過(guò)高而帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)，也就沒(méi)有對(duì)鑄型在使用中的所能承受溫度進(jìn)行限制和預(yù)設(shè)，往往導(dǎo)致離心鑄型在過(guò)高的溫度下工作，從而使離心鑄造處于較高的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)之中?，F(xiàn)有對(duì)鑄型溫度控制方法通常是采用在澆注完畢后采用水冷的方法降低鑄型溫度，而采用水冷方法，就必然導(dǎo)致鑄型溫度發(fā)生劇烈變化，會(huì)使鑄型的使用壽命大為縮短。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有離心鑄造技術(shù)中鑄型溫度控制不力的缺陷提出一種離心鑄造機(jī)鑄型溫度控制方法，可以將鑄型溫度控制在安全范圍內(nèi)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種離心鑄造機(jī)鑄型溫度控制方法，鑄型包括底板、蓋板和金屬筒套，通過(guò)控制鑄型質(zhì)量，在鑄造過(guò)程中將鑄型溫度控制在預(yù)設(shè)溫度以內(nèi)，包括如下步驟根據(jù)鑄型材質(zhì)的高溫力學(xué)性能確定所設(shè)計(jì)的鑄型在鑄造過(guò)程中的預(yù)設(shè)溫度；根據(jù)熱平衡公式確定鑄型的最小質(zhì)量(一)、當(dāng)鑄型所述底板、蓋板和金屬筒套的材質(zhì)相同時(shí)，鑄型的最小質(zhì)量為
C-A t, -17) +L+Cm(
= " 1八/ 3 4式中M#Sniin為最小鑄型質(zhì)量，kg 為鑄件質(zhì)量，kg ；t:為合金液的澆注溫度，°c ;t2為合金液的液相線溫度，°c 土為合金的固相線溫度，°c;t4s鑄件的脫模溫度，°C ;Ca為合金的液態(tài)比熱容，kj / (kg ZCO5L為合金的熔化潛熱，kj / kg;c@為合金的固態(tài)比熱容，kj / kg °C ;c#s為鑄型在預(yù)設(shè)溫度下的比熱容，kj / (kg °C) ;A T為鑄型從工作溫度升高到鑄造過(guò)程中的預(yù)設(shè)溫度的溫度差值，°C，即A T=Thss度一 Tms ； n為鑄件散熱量被鑄型所吸收的比值，取值范圍為70% 80% ；(二 )、當(dāng)鑄型所述底板、蓋板和金屬筒套的材質(zhì)不相同時(shí)，鑄型的最小質(zhì)量為
CuX t.-t,) +L+Cm( t -t4)
M_min = " 1 %J 3 4 Mxr M_式中(_為金屬筒套在預(yù)設(shè)溫度下的比熱容，P為保險(xiǎn)系數(shù)，當(dāng)鑄型工作表面上敷有3mm以上砂襯時(shí)取P =1. O，其余情況取P =1. 05。幾種鑄型材料的高溫力學(xué)性能為灰鑄鐵在室溫至450°C抗拉強(qiáng)度變化不大(O b=200 300MPa)，在450°C以上抗拉強(qiáng)度下降，在500°C時(shí)抗拉強(qiáng)度仍有一定的抗拉強(qiáng)度(180 280MPa)，在600°C時(shí)仍有一定的抗拉強(qiáng)度(O b=180MPa);但灰鑄鐵的伸長(zhǎng)率極低(S =0. 3% 0. 6%)，是典型的脆性金屬材料。(見(jiàn)張伯明主編鑄造手冊(cè)第I卷，鑄鐵[M]. 北京機(jī)械工業(yè)出版社，2011. I.第3版；鑄鐵手冊(cè)編寫(xiě)組編鑄鐵手冊(cè)[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社，1979. 10第I版)鐵素體球墨鑄鐵的屈服強(qiáng)度在室溫至400°C緩慢下降，400°C時(shí)有較高的屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率(oQ 2=225MPa，S =18%)，在400 500°C之間下降較大，500°C時(shí)仍有一定的屈服強(qiáng)度和很高的伸長(zhǎng)率(O a2=100MPa，6 =38%)。鑄鐵手冊(cè)編寫(xiě)組編鑄鐵手冊(cè)[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社，1979. 10第I版)。珠光體球墨鑄鐵(QT500-7)的屈服強(qiáng)度在室溫至450°C緩慢下降，450°C時(shí)有較高的屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率(oQ 2=375MPa，S =12%)，在450 550°C之間下降較大，550°C時(shí)仍有較高屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率(O a2=237MPa，6 =17. 7%)，600°C時(shí)仍有一定的屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率(O ^ 2=165MPa，6 =37. 2%)在高于650°C時(shí)屈服強(qiáng)度下降顯著，700°C時(shí)屈服強(qiáng)度很低(o 0 2=73MPa, 6=17.6%)。(商全義等，球墨鑄鐵高溫塑性力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)研究)[J] 熱加工工藝，2000 (2) 18 20)碳素鑄鋼的屈服強(qiáng)度在室溫至400°C緩慢下降，400°C時(shí)有較高的屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率(O 0. 2=160MPa, 8 =15%)，在400 500°C之間下降較大，500°C時(shí)仍有較高的屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率(O 0. 2=130MPa, 6 =26%),在550°C時(shí)還有一定的屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率(O 0. 2=120MPa, 6 =23%)。(萬(wàn)嘉禮主編機(jī)電工程金屬材料手冊(cè)[M].上海上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1990.第3版)鉻鑰鑄鋼在室溫至550°C范圍內(nèi)屈服強(qiáng)度緩慢下降，550°C時(shí)仍有很高的屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率(O 0. 2=260MPa, 8 =24%)，在550 650°C之間下降加快，650°C時(shí)仍有相當(dāng)高的屈服強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率(O 0. 2=205MPa, 6 =30%)。(萬(wàn)嘉禮主編機(jī)電工程金屬材料手冊(cè)[M].上海上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1990.第3版)根據(jù)上述材料的高溫力學(xué)性能力學(xué)參數(shù)，優(yōu)選的，當(dāng)灰鑄鐵HT200或HT250灰鑄鐵用作中型鑄型材料時(shí)，鑄型在鑄造過(guò)程中的預(yù)設(shè)溫度范圍為4500— 55080° C及以下，用作裝在外套中的小型內(nèi)套的材料時(shí)在鑄造過(guò)程中的預(yù)設(shè)溫度為550° C及以下；當(dāng)球墨鑄鐵QT450-10或QT500-7球墨鑄鐵用作大、中型鑄型的材料時(shí)，鑄型在鑄造過(guò)程中的預(yù)設(shè)溫度范圍為500— 60050°C及以下。當(dāng)碳素鑄鋼ZG230-450或ZG270-500碳素鑄鋼用作大、中型鑄型的材料時(shí)，鑄型在鑄造過(guò)程中的預(yù)設(shè)溫度范圍為500— 60050°C及以下；當(dāng)鉻鑰鑄鋼20CrMo或ZG35CrMo鉻鑰鑄鋼用作大、中型鑄型的材料時(shí)，鑄型在鑄造過(guò)程中的預(yù)設(shè)溫度范圍為650— 70050°C及以下。本發(fā)明的有益效果是通過(guò)設(shè)計(jì)的質(zhì)量足夠大的鑄型，可依靠自身的吸熱能力降低溫度，確保鑄型溫度在始終預(yù)設(shè)的溫度范圍內(nèi)，防止鑄型處于因力學(xué)性能大幅降低而導(dǎo)致碎裂的高風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)之中，可以延長(zhǎng)鑄型的使用壽命，確保了鑄造過(guò)程中鑄型的安全。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說(shuō)明。圖I為本發(fā)明實(shí)施例一種離心鑄造機(jī)鑄型溫度控制方法中立式離心機(jī)鑄型裝配示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例一種離心鑄造機(jī)鑄型溫度控制方法中臥式離心機(jī)鑄型裝配示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的第一實(shí)施例離心鑄造機(jī)鑄型溫度控制方法用于鑄造一個(gè)需要立式離心鑄造生產(chǎn)的大型銅蝸輪鑄件，鑄件尺寸為外圓01358mm，內(nèi)圓an095mmX高度240mm，材質(zhì)為錫青銅，牌號(hào)為ZCuSnlOPl，鑄件質(zhì)量為1095kg ;如圖I所示，鑄型包括底板3、蓋板I和金屬筒套2，材質(zhì)均為球墨鑄鐵QT450-10。鑄型在鑄造過(guò)程中的預(yù)設(shè)溫度為500°C。對(duì)于錫青銅ZCuSnlOPl，合金液的澆注溫度^=10601，合金液的液相線溫度t2=1000°C，合金的固相線溫度t3=831°C，鑄件脫模溫度&=300°〇，合金液態(tài)比熱容(液=0.6211^ / (kg °C)，熔化潛熱L=215kJ / kg，固態(tài)比熱容C@=0.396kJ / (kg °C )，鑄件質(zhì)量M鑄件= 1095kg ;筒套材質(zhì)為球墨鑄鐵QT450-10 (與底板、蓋板材質(zhì)一致)，在預(yù)設(shè)溫度500°C時(shí)，球墨鑄鐵QT450-10的比熱容C鑄型=0.515kJ (kg °C)，熱量吸收系數(shù)n=0.8。對(duì)錫青銅而言，金屬筒套2的工作溫度為70°C，則金屬筒套2溫度的升高值A(chǔ) T=500°C -70°C =430°C，則根據(jù)熱平衡公式
進(jìn)行計(jì)算
權(quán)利要求
1.一種離心鑄造機(jī)鑄型溫度控制方法，鑄型包括底板、蓋板和金屬筒套，其特征在于，通過(guò)控制鑄型質(zhì)量，在鑄造過(guò)程中將鑄型溫度控制在預(yù)設(shè)溫度以內(nèi)，包括如下步驟 根據(jù)鑄型材質(zhì)的高溫力學(xué)性能確定所設(shè)計(jì)的鑄型在鑄造過(guò)程中的預(yù)設(shè)溫度； 根據(jù)熱平衡公式確定鑄型的最小質(zhì)量 (一)、當(dāng)鑄型所述底板、蓋板和金屬筒套的材質(zhì)相同時(shí)，鑄型的最小質(zhì)量為 C\-( t. —19) +L+C|+i( 糾瞧A7!" 3 4 式中義min為最小鑄型質(zhì)量，kg ;M_為鑄件質(zhì)量，kg ；t:為合金液的澆注溫度，V ；t2為合金液的液相線溫度，°C ;〖3為合金的固相線溫度，°C ;t4為鑄件的脫模溫度，°C ;C··液為合金的液態(tài)比熱容，kj / (kg °C ) ;L為合金的熔化潛熱，kj / kg;C@S合金的固態(tài)比熱容，kj / kg °C ;C#S為鑄型在預(yù)設(shè)溫度下的比熱容，kj / (kg -0O5AT為鑄型從工作溫度升高到鑄造過(guò)程中的預(yù)設(shè)溫度的溫度差值，°C，即A T=Thsss- Tms ； n為鑄件散熱量被鑄型所吸收的比值，取值范圍為70% 80% ； (二 )、當(dāng)鑄型所述底板、蓋板和金屬筒套的材質(zhì)不相同時(shí)，鑄型的最小質(zhì)量為 M _ C液(t^t2) +L+C[fil( t3-t4)滅鑄型rain =7 7~7X /^XTJ ■ M鑄件(D 'AS 式中Cws為金屬筒套在預(yù)設(shè)溫度下的比熱容，0為保險(xiǎn)系數(shù)，當(dāng)鑄型工作表面上敷有3mm以上砂襯時(shí)取￠=1.0,其余情況取0=1.05。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的離心鑄造機(jī)鑄型溫度控制方法，其特征在于， 當(dāng)灰鑄鐵HT200或HT250用作中型鑄型材料時(shí)，在鑄造過(guò)程中的預(yù)設(shè)溫度為480°C及以下，用作裝在外套中的小型鑄型內(nèi)套的材料時(shí)在鑄造過(guò)程中的預(yù)設(shè)溫度范圍為550°C及以下； 當(dāng)球墨鑄鐵QT450-10或QT500-7用作大、中型鑄型的材料時(shí)，鑄型在鑄造過(guò)程中的預(yù)設(shè)溫度為550°C及以下； 當(dāng)碳素鑄鋼ZG230-450或ZG270-500用作大、中型鑄型的材料時(shí)，鑄型在鑄造過(guò)程中的預(yù)設(shè)溫度為550°C及以下； 當(dāng)鉻鑰鑄鋼20CrMo或ZG35CrMo用作大、中型鑄型的材料時(shí)，鑄型在鑄造過(guò)程中的預(yù)設(shè)溫度為650 C及以下。
全文摘要
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機(jī)鑄型溫度控制方法，鑄型包括底板、蓋板和筒套，通過(guò)控制鑄型質(zhì)量，在鑄造過(guò)程中將鑄型溫度控制在預(yù)設(shè)溫度以內(nèi)，包括如下步驟根據(jù)鑄型材質(zhì)的高溫力學(xué)性能確定鑄型在鑄造過(guò)程中的預(yù)設(shè)溫度；根據(jù)熱平衡公式確定鑄型的最小質(zhì)量①當(dāng)鑄型底板、蓋板和金屬筒套的材質(zhì)相同時(shí)，鑄型的最小質(zhì)量為②當(dāng)鑄型底板、蓋板和筒套的材質(zhì)不相同時(shí)，鑄型的最小質(zhì)量為本發(fā)明的有益效果確保鑄型溫度在始終預(yù)設(shè)的溫度范圍內(nèi)，防止鑄型處于因力學(xué)性能大幅降低而導(dǎo)致碎裂的高風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)之中，可以延長(zhǎng)鑄型的使用壽命，確保了鑄造過(guò)程中鑄型的安全。
文檔編號(hào)B22D13/12GK102773447SQ20121029667
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月20日
發(fā)明者楊為勤 申請(qǐng)人:武昌船舶重工有限責(zé)任公司