，添加腰形暗冒口后縮松缺陷 分布在澆道和冒口中，被移出鑄件，確保了鑄件質(zhì)量。
[0075]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其 發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于縮松缺陷預(yù)測的回轉(zhuǎn)體薄壁鑄件砂型鑄造過程中冒口設(shè)計(jì)方法，其特征在 于，所述方法是按以下步驟進(jìn)行： 步驟一、設(shè)計(jì)物理模擬實(shí)驗(yàn)，獲得砂型中不同點(diǎn)的升溫曲線： 進(jìn)行溫度場數(shù)值模擬，采用實(shí)驗(yàn)所提供的熱流密度隨時間變化曲線直接確定合金/砂 型界面換熱系數(shù)； 步驟一（1 )、物理模擬實(shí)驗(yàn)中鑄件形狀和尺寸特征:鑄件為長方形板，長方形板的長度 用Lplane表不，板的厚度5plane與回轉(zhuǎn)體薄壁鑄件最小壁厚5mincasting和最大壁厚3max casting的 平均值相等，即SPiane = (Smincasting+SmaXcasting) /2，板的寬度WPiane和板的厚度δρ1·相等，即 ffplane - Splane ； ; 步驟一⑵、物理模擬實(shí)驗(yàn)采用砂型鑄造，砂型為長方形，其尺寸特征:長度為Lsand[10mm + Lplane/2+Lplane+(20% Xdminsand)]，寬度為Wsand=[Wplane + 2X (20% Xdminsand)]，厚度為 3sand = [ δρι3η(3+2 X (20 % X dminsand)]，其中dminsand為回轉(zhuǎn)體薄壁鑄件在砂箱中距離砂型外 表面距離的最小值;鑄件空腔處于砂型中，距左、右、前、后、上、下砂型外表面距離分別為 (10_+L Piane/2)、（20% Xdminsand)、（20% Xdminsand)、（20% Xdminsand)、（20% Xdminsand)、 (20 % X dminsand);直澆道尺寸特征:縱向放置圓柱體，直徑Dver為LPi ane/5，高度Hver為[Splane+ (20% X dminsand)];橫饒道尺寸特征:橫向放置圓柱體，直徑Dh〇ri為3piane/4，單位均為mm; 步驟一（3)、物理模擬實(shí)驗(yàn)中在距離鑄件空腔上表面不同位置處的砂型中放置測溫?zé)?電偶TC;熱電偶的總數(shù)量為NT，且3 < NT <10;每個熱電偶TCi距離鑄件空腔上表面的距離為 義1，1的取值范圍1~階； 步驟一(4)、澆注長方形板物理模擬實(shí)驗(yàn)鑄件，獲得型砂中不同點(diǎn)的升溫曲線，所述升 溫曲線為溫度隨時間變化曲線； 步驟一 (5)、進(jìn)行鑄件鑄造過程三維傳熱過程的計(jì)算機(jī)仿真:物理模擬實(shí)驗(yàn)所得熱流密 度&;^(0 = SfJipsand · 作為溫度場計(jì)算的邊界條件，熱流密度的單位為J πΓ 2S'式中t為時間，單位s;psand為型砂密度，單位kgnf3; cpsand為型砂比熱，單位J kgt1;嘗 由升溫曲線提供，At為升溫曲線中相鄰兩點(diǎn)之間的時間間隔，單位為s; Δ1為升溫曲線中 t+ Δ t時刻溫度與t時刻溫度的差值，單位K; Δ Ti = Ti(t+ Δ t )_Ti(t);由合金/砂型界面處熱 流密度Qsi? ( t ) = hall〇y-_d ( Talloy-Tsand )與Qexp ( t )相等，推算平均合金/砂型界面換熱系數(shù) Κι?ορ-α πΓ2 ΙΓ1)，其中l(wèi)alloy為合金/砂型界面處合金液溫度，Tsand為合金/砂型界面處型 砂溫度； 步驟二、采用砂型澆注圓圈形狀鑄件:測量不同澆注溫度下鑄件長度，針對圓圈形狀鑄 件開展三維傳熱過程的計(jì)算機(jī)仿真，合金/砂型界面換熱系數(shù)來自步驟一獲得的平均合金/ 砂型界面換熱系數(shù)hallciy- sand，單位為W πΓ2 ΙΓ1，模擬所得鑄件長度與實(shí)驗(yàn)測量對比，驗(yàn)證步 驟一中所得界面換熱系數(shù)的實(shí)用性： 步驟二（1)、鑄件型腔為圓圈形，共5圈，進(jìn)行NpciurinJ*實(shí)驗(yàn)，Npciuring 2 3，獲得Npciuring個實(shí) 驗(yàn)鑄件，每次實(shí)驗(yàn)的澆注溫度Tpciurinirl(l < i <Npciuring)不同；測量實(shí)驗(yàn)鑄件的長度，即金屬 液在圓圈形鑄件型腔內(nèi)流經(jīng)的距離Lexppmjring-i(l < i < Npmjring)，單位mm;繪制實(shí)驗(yàn)鑄件長 度Lexppouring隨潘注溫度Tpouring的變化曲線； 步驟二（2)、針對圓圈形狀鑄件開展三維傳熱過程的計(jì)算機(jī)仿真，合金/砂型界面換熱 系數(shù)halloy-sand來自步驟一；采用與實(shí)驗(yàn)相同的澆注溫度Tpciuring-i(l < i <Npciuring)，進(jìn)行 N_ring次模擬實(shí)驗(yàn)，測量模擬所得鑄件的長度，繪制模擬結(jié)果中鑄件長度Lsimupciuring隨澆注 溫度T pciuring的變化曲線； 步驟-· ( 3 )、板擬所得Ls imUp〇uring_Tp〇uring變化曲線與頭驗(yàn)所得LexPp〇uring_Tp〇uring曲線進(jìn) 行對比，如果最大差值的絕對值>l〇〇mm，則回到步驟一(3)，增加熱電偶個數(shù)，重復(fù)步驟一 (4)和步驟一（5);如果最大差值的絕對值< 100mm，則證明合金/砂型界面換熱系數(shù) haiiQy-sand具有實(shí)用性，進(jìn)入步驟三； 步驟三、采用步驟一中所獲得的合金/砂型界面換熱系數(shù)hallciy-sand，針對回轉(zhuǎn)體薄壁鑄 件砂型鑄造過程進(jìn)行三維傳熱過程的計(jì)算機(jī)仿真；采用傳統(tǒng)鑄造工藝中制定的澆冒口系 統(tǒng)，獲得縮松缺陷分布特征;等溫線閉合區(qū)域?yàn)榭s松缺陷產(chǎn)生區(qū)，根據(jù)縮松率大于5%即為 縮松缺陷的產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)，顯;^縮松缺陷在鑄件內(nèi)的分布； 步驟四、基于步驟三所獲得的傳統(tǒng)鑄造工藝下回轉(zhuǎn)體薄壁鑄件中縮松缺陷分布特點(diǎn)， 進(jìn)行冒口設(shè)計(jì)和三維傳熱過程的計(jì)算機(jī)仿真;在回轉(zhuǎn)體薄壁件下部引入偶數(shù)個尺寸形同的 腰形暗冒口；將縮松缺陷盡可能移置暗冒口內(nèi)，則完成回轉(zhuǎn)體薄壁鑄件砂型鑄造過程中冒 口的設(shè)計(jì)： 步驟四（1)、采用圓環(huán)將縮松缺陷包裹，采用熱節(jié)圓環(huán)法計(jì)算冒口尺寸。熱節(jié)圓環(huán)的模 數(shù)Mrejie-circle = 2JTrrejie-circle，其中，rrejie-circle為熱節(jié)圓環(huán)半徑，單位為mm ;腰形冒口上限模 數(shù) Mmaokou - circle - max - 1 . 15Mrejie - circle;腰 目 口上限寬度為 ama〇k-e-麗x = M-°fcT2;r?，單位為臟；腰形冒口上限體積V--clrcl? = 3 · 57 ( amaokou-circle-max )，摩力JHIITI ; 步驟四（2)、腰形冒口的個數(shù)SN_kcm-an，2 < N_kcm-an < 8，N_kcm-anS偶數(shù);每一個腰形 冒口具有相同的體積和尺寸;1/腿0細(xì)_咖^ = 其中v_kQU-circle-i為每一 ^maoku-an 個冒口的體積，單位為mm3,1 S i S Nma〇k〇u-an;每一個腰形暗冒口的寬度ama〇k〇u-circle-i = (Vmaokou-circle-i / 3 · 5 7 ) Z，高度為 Samaokou-circ le-i ，~[xi5^j2ainaokou-circle-i， 圓弧半徑為 Smaokou-circle-i/2 j 〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于縮松缺陷預(yù)測的回轉(zhuǎn)體薄壁鑄件砂型鑄造過程中冒 口設(shè)計(jì)方法，其特征在于，在步驟一(1)中，長方形板的長度L Piane3S254mm。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于縮松缺陷預(yù)測的回轉(zhuǎn)體薄壁鑄件砂型鑄造過程 中冒口設(shè)計(jì)方法，步驟一中， 所述回轉(zhuǎn)體薄壁鑄件選擇缸體葉片鑄件，該缸體葉片鑄件采用雙相不銹鋼制造，雙相 不銹鋼材質(zhì)為：C:0.02wt%，Si:0.58wt%，Mn:0.88wt%，S:0.04wt%，P:0.04wt%，Ni: 5.00wt%，Mo:3.00wt%，Cu:0.60wt%，N:0.25wt%，Cr:22.00wt%，余量為Fe。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于縮松缺陷預(yù)測的回轉(zhuǎn)體薄壁鑄件砂型鑄造過程中冒 口設(shè)計(jì)方法，步驟一中，砂型材質(zhì)為樹脂砂，密度P_d為1520.0 kgnf3，比熱cpsand為740J kg^ 汰-、5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于縮松缺陷預(yù)測的回轉(zhuǎn)體薄壁鑄件砂型鑄造過程中冒 口設(shè)計(jì)方法，所述缸體葉片鑄件的最小壁厚3minc； asting = 35mm，最大壁厚5maxc；asting = 85mm〇
【專利摘要】一種基于縮松缺陷預(yù)測的回轉(zhuǎn)體薄壁鑄件砂型鑄造過程中冒口設(shè)計(jì)方法，涉及回轉(zhuǎn)體薄壁鑄件砂型鑄造技術(shù)。本發(fā)明是要解決現(xiàn)有方法無法精確設(shè)計(jì)冒口尺寸的技術(shù)問題。本發(fā)明采用物理實(shí)驗(yàn)的方法確定合金/砂型界面換熱系數(shù)，同時配合砂型澆注圓圈形狀鑄件的實(shí)驗(yàn)手段對界面換熱系數(shù)的實(shí)用性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，基于更為準(zhǔn)確的縮松缺陷預(yù)測設(shè)計(jì)冒口。合金/砂型界面換熱系數(shù)的精確選擇和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為縮松缺陷的準(zhǔn)確預(yù)測以及合理的冒口尺寸設(shè)計(jì)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，解決了目前缺陷預(yù)測和冒口設(shè)計(jì)過程中涉及大量試算且缺少必要實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的問題，提高了冒口設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確度，加速了鑄造工藝優(yōu)化進(jìn)程，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，將鑄件產(chǎn)品品質(zhì)提高20～40％。
【IPC分類】B22C9/08
【公開號】CN105598379
【申請?zhí)枴緾N201610169257
【發(fā)明人】劉東戎, 楊智鵬, 楊洋, 郭二軍
【申請人】哈爾濱理工大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年3月23日