[发明专利]平板镁合金砂型铸造中砂型温度场的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及镁合金砂型铸造铸件和铸型换热研究领域，尤其是在镁合金砂型铸造砂型温度场测定领域，具体涉及一种平板镁合金砂型铸造中砂型温度场的测量方法。

背景技术

随着计算机模拟仿真技术的发展以及相关商业化软件（Magma,Anycasitng,Procast等）的出现，精确的模拟砂型铸造及凝固过程已成为可能。而模拟结果的准确性在很大程度上取决于边界条件、初始条件的选取以及设置的准确性。作为边界条件之一，界面换热系数在铸造凝固过程中能够衡量铸件-铸型之间的传热热阻，因此对于铸件的凝固过程起到至关重要的作用。在实际铸件凝固过程中，界面换热系数随温度及工艺条件等的不同而发生变化使得其精确求解显得比较困难，而在实际模拟过程中，大多数的模拟结果都将其设为一恒定值，这就造成了模拟结果与实际结果的较大偏差。对于确定铸件-铸型界面换热系数随时间或温度的变化关系，国内外相关研究者已做了大量的工作，但是主要集中在压铸和金属型铸造中，而在砂铸领域这方面的工作尚少见报道，这制约了砂铸过程计算机模拟的准确性。

对于界面换热系数的计算需要知道铸件和砂型的温度场，尤其是靠近两者结合界面的温度场分布。由于金属导热性较好，金属液中的温度梯度较小，准确测量铸件中的温度场相对比较容易。然而由于型砂热导率相对较低，尤其靠近铸件表面附近的砂型区域温度梯度大，因此，热电偶距离微小变化也会造成温度场测量结果不准确。同时，在计算界面换热系数的过程中，通过大量文献资料和实验计算案例证明，越是离铸件近的砂型中的温度测量结果，越会对计算结果的计算造成很大影响。因此，找到镁合金砂型铸造凝固温度场准确的测定方法具有十分重要的意义。

然而由于镁合金铸件凝固过程砂型温度场测定过程中，尤其是手工砂型铸造造型过程中造型很容易移动热电偶，不可避免的使热电偶测量温度结果不准确，用热电偶测量的温度计算界面换热系数的准确性难以保证。目前，关于测量镁合金铸件凝固过程砂型温度场方法中，测量结果准确，可用来准确测量砂型温度场的测定方法尚未见到报道。

综上，本发明针对平板镁合金铸件砂型铸造砂型温度场测量，提出了一种平板铸件砂型铸造温度场测量方法。本发明与传统直接用热电偶测量温度技术相比，测量准确程度大大提高；同时，测量结果能用于计算铸件和铸型界面的换热系数，能够满足使用要求。

发明内容

本发明公开了一种平板镁合金砂型铸造砂型温度场测量方法。可以保证在满足铸造工艺要求和计算界面换热系数对传热方式要求的同时，精确测量和获得砂型温度场。

本发明是通过以下的技术方案实现的，本发明涉及一种平板镁合金砂型铸造中砂型温度场的测量方法，包括如下步骤：

步骤1，取砂箱和铸件模具，采用砂块造型方法固定热电偶，之后进行砂型的造型，进而将热电偶固定于砂型中；

步骤2，在型腔中砂型附近处固定一根热电偶，将型腔和砂型中的热电偶连接在温度采集装置的各个通道接口，对采集软件进行采集频率和采集类型进行参数设置，浇入金属液进行砂型温度场的测量，使得温度测量结果准确。

所述铸件模具与铸件形状和大小一致。

所述砂块的形状与铸件的轮廓相符，砂块的材料与铸型的材料相同。

所述砂块造型方法具体为：所述砂块造型的模具是顶端开口的小长方体金属模具，在其底面合适位置打孔以便插入热电偶，孔的数量为2～8个，孔的直径为1～2mm，孔的间距在2～8mm，将热电偶放到模具底面特定的孔中将其固定住，模具中的热电偶固定之后，加入硅砂，10～30min后砂块中型砂固化，完成砂块造型。

所述砂型的造型方法具体为：在砂块上面设置合适数量的小凹槽，将砂块放在铸件一侧的中间位置，向砂箱中加入硅砂，固化后，完成砂型的造型。

在浇入金属液之前，开始启动采集软件通过各个热电偶测量显示的结果，检查所有热电偶是否正常工作，检查完毕后开始浇入金属液并开始测量温度变化。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

（1）采用多通道温度采集装置不仅提高了采集效率，而且可以直观观察实时铸件和砂型的温度变化情况，及时控制温度测量结束时刻，镁合金平板铸件的铸型温度场测试效率得到极大提高；