[发明专利]一种离心铸造机铸型温度控制方法

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机铸型温度控制方法。

背景技术

目前的离心铸造技术中，离心铸造机的铸型包括底板、盖板和金属筒套，对铸型设计规定了铸型金属筒套与铸件的壁厚比，这是从防止铸件缺陷、降低铸件质量风险的角度出发，通过对铸件和铸型之间的热平衡核算，解决因铸型壁厚较薄而导致蓄热能力不够的问题，并没有考虑高速旋转中的铸型自身温度过高而带来的安全风险，也就没有对铸型在使用中的所能承受温度进行限制和预设，往往导致离心铸型在过高的温度下工作，从而使离心铸造处于较高的风险状态之中。现有对铸型温度控制方法通常是采用在浇注完毕后采用水冷的方法降低铸型温度，而采用水冷方法，就必然导致铸型温度发生剧烈变化，会使铸型的使用寿命大为缩短。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有离心铸造技术中铸型温度控制不力的缺陷提出一种离心铸造机铸型温度控制方法，可以将铸型温度控制在安全范围内。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种离心铸造机铸型温度控制方法，铸型包括底板、盖板和金属筒套，通过控制铸型质量，在铸造过程中将铸型温度控制在预设温度以内，包括如下步骤：

根据铸型材质的高温力学性能确定所设计的铸型在铸造过程中的预设温度；

根据热平衡公式确定铸型的最小质量：

（一）、当铸型所述底板、盖板和金属筒套的材质相同时，铸型的最小质量为

式中：M_铸型min为最小铸型质量，kg；M_铸件为铸件质量，kg；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_液为合金的液态比热容，kJ∕（kg·℃）；L为合金的熔化潜热，kJ∕kg；C_固为合金的固态比热容，kJ∕kg·℃；C_铸型为铸型在预设温度下的比热容，kJ∕（kg·℃）；△T为铸型从工作温度升高到铸造过程中的预设温度的温度差值，℃，即△T=T_预设温度－T_工作温度；η为铸件散热量被铸型所吸收的比值，取值范围为70％～80％；

（二）、当铸型所述底板、盖板和金属筒套的材质不相同时，铸型的最小质量为

式中C_筒套为金属筒套在预设温度下的比热容，β为保险系数，当铸型工作表面上敷有3mm以上砂衬时取β=1.0，其余情况取β=1.05。

几种铸型材料的高温力学性能为：

灰铸铁在室温至450℃抗拉强度变化不大（σ_b=200～300MPa），在450℃以上抗拉强度下降，在500℃时抗拉强度仍有一定的抗拉强度（180～280MPa），在600℃时仍有一定的抗拉强度（σ_b=180MPa）；但灰铸铁的伸长率极低（δ=0.3%～0.6%），是典型的脆性金属材料。（见张伯明主编铸造手册第1卷，铸铁[M].北京：机械工业出版社，2011.1.第3版；铸铁手册编写组编铸铁手册[M].北京：机械工业出版社，1979.10第1版）

铁素体球墨铸铁的屈服强度在室温至400℃缓慢下降，400℃时有较高的屈服强度和伸长率（σ_0.2=225MPa，δ=18%），在400～500℃之间下降较大，500℃时仍有一定的屈服强度和很高的伸长率（σ_0.2=100MPa，δ=38%）。铸铁手册编写组编铸铁手册[M].北京：机械工业出版社，1979.10第1版）。

珠光体球墨铸铁（QT500-7）的屈服强度在室温至450℃缓慢下降，450℃时有较高的屈服强度和伸长率（σ_0.2=375MPa，δ=12%），在450～550℃之间下降较大，550℃时仍有较高屈服强度和伸长率（σ_0.2=237MPa，δ=17.7%），600℃时仍有一定的屈服强度和伸长率（σ_0.2=165MPa，δ=37.2%）在高于650℃时屈服强度下降显著，700℃时屈服强度很低（σ_0.2=73MPa，δ=17.6%）。（商全义等，球墨铸铁高温塑性力学性能的实验研究）[J].热加工工艺，2000（2）18～20）