[发明专利]一种基于砂型反重力铸造阶梯构件的测温热电偶定位方法

说明书

一种基于砂型反重力铸造阶梯构件的测温热电偶定位方法，通过在冷铁上以方形铁块定位测温热电偶，再将定位好的冷铁于铸件木模砂型造型过程中定位于造型所得砂型铸造阶梯构件上，最后利用测温热电偶对浇注金属液过程中的温度进行测量的方法，解决了现有技术在砂型铸造过程中，难以于铸件与冷铁换热界面进行对浇注金属液温度进行测量的热电偶定位的问题。

技术领域

本发明涉及一种基于砂型反重力铸造阶梯构件的测温热电偶定位方法，属于金属铸造成形工艺领域。

背景技术

反重力铸造成形技术是用于铝、镁等有色金属铸件成形的主要铸造技术，工艺参数多，工艺过程复杂，复杂结构铸件组织与力学性能控制难度大，目前采用单铸拉棒进行新材料开发、铸造工艺优化，但单铸拉棒的结构特征、冷却条件等与实际铸件相差极大，难以反映实际铸件性能特征。

关于铸件和铸型、冷铁界面换热系数的确定方法有很多，目前采用较为广泛的是反算法。其中一种应用原理是假定一段时间内铸件和铸型、冷铁换热界面的热流为常数，计算该段时间内铸件或者铸型、冷铁内的温度场，再根据实测的铸件或者铸型、冷铁内某些位置点的温度曲线，迭代修正界面热流，进而求解铸件和铸型、冷铁之间的界面换热系数。想要获取铸件或者铸型、冷铁内某些位置的温度曲线，需要在铸件和铸型、冷铁内不同位置处布置相应的热电偶采集温度数据。

砂型与金属型相比较，具有较好的透气性，但其导热性能较差，且凝固过程中砂型具有退让性，同时，在实际生产中会使用大量冷铁。砂型及冷铁中热电偶的定位与固定需要考虑砂型的成形特点。如粘土砂型成形主要依靠人为夯实操作确保型砂具有一定的强度和硬度，而树脂砂型则依靠自身的固化成形。在开展铝合金或镁合金在砂型中的浇注实验时，仅依靠热电偶自身实现在铸件或砂型中的定位与固定很难。如粘土砂型浇注实验中，若在粘土砂造型前固定热电偶，则在人工夯实粘土砂过程中，热电偶会移动，测温点定位不准；若在粘土砂造型完成后固定热电偶，因夯实后的粘土砂具有一定强度和硬度，热电偶很难穿插固定，且无法获取热电偶测温点的位置。而在树脂砂型浇注实验中，热电偶的定位与固定则必须在树脂砂固化反应完成前实现，否则树脂砂固化后热电偶无法在砂型中穿插并定位。

目前，还没有提出一种有效结构模型能够较好的模拟复杂铸件反重力铸造条件下的充型、凝固与冷却特性，难以系统研究并建立工艺参数、铸件厚度和冷铁等对铸件性能的影响规律。专利CN 110125342 A公开了一种砂型铸造中砂型温度场的测量方法，提出了采用砂块或过滤网方法，固定测温热电偶。该方法解决了铸件与砂型之间的热电偶固定，但没有考虑冷铁的作用，因为铸件与冷铁的传热行为与铸件与砂型的传热行为存在较大差异，而砂型铸造过程中又会使用大量冷铁，没有有效的测量砂型铸造过程中铸件与冷铁界面换热行为的热电偶定位与固定方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，暂时没有有效的测量砂型铸造过程中铸件与冷铁界面换热行为的热电偶定位与固定方法的问题，提出了一种基于砂型反重力铸造阶梯构件的测温热电偶定位方法。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种基于砂型反重力铸造阶梯构件的测温热电偶定位方法，步骤如下：

(1)制备冷铁，并于所有冷铁任一表面中心位置利用线切割方式制备方形铁块，于方形铁块的线切割面任意一面上设置N个贯穿性定位直槽；

(2)于步骤(1)设置的方形铁块贯穿性定位直槽内放置测量冷铁内部温度的测温热电偶，并通过焊接方式将测温热电偶与方形铁块固定；

(3)组装铸件木模，将安装好测温热电偶的方形铁块放入冷铁，同时将冷铁放置于铸件木模表面的冷铁定位槽内并使冷铁与冷铁定位槽内壁紧密贴合；

(4)利用铸件木模进行砂型造型，于铸件木模内填砂，待砂型填充完毕后将铸件木模由砂型中脱出，获取侧面设置有冷铁定位槽的砂型铸造阶梯构件；