[发明专利]基于测温单元定位的砂型铸造精确测温方法

说明书

本发明公开了基于测温单元定位的砂型铸造测温方法。该方法包括：(1)利用限位块、热电偶和型砂制作测温单元：(1‑1)限位块包括定位槽，通过将热电偶插入定位槽，并利用型砂在限位块外表面进行填砂造型，以便在限位块的外表面上形成砂块；使型砂硬化，得到测温单元前体；(1‑2)将限位块从测温单元前体中取出，在原限位块位置填入型砂，以便形成测温面；使型砂硬化，得到测温单元；(2)利用测温单元和型砂制作铸型；(3)利用铸型进行砂型铸造，在砂型铸造进行的过程中，利用热电偶对待测温界面进行测温。该方法借助限位块和砂块制作测温单元，可对型砂中的测温热电偶进行精确定位，从而实现砂型铸造过程中温度场变化的精确测定。

技术领域

本发明涉及砂型铸造工艺领域，具体而言，本发明涉及基于测温单元定位的砂型铸造精确测温方法。

背景技术

在铸造过程中，高温金属液充填型腔，在铸型的冷却作用下逐渐凝固，形成实际应用的零件。铸件在凝固过程中可能会形成缩孔、缩松、偏析等各种缺陷，这些缺陷的产生很大程度上取决于铸件和铸型之间的换热行为。确定铸件-铸型界面的换热行为，获得界面换热系数随时间的变化规律，可以预测铸件的整个凝固过程，从而预测缺陷产生、指导工艺优化、提高铸件质量。

为了精确确定铸件-铸型界面的换热行为，获得铸件和铸型内部的温度场分布和演化是首要条件。砂型铸造由于存在型砂易流动、会溃散等问题，热电偶不易精确定位。砂型铸造过程中如何精确地安置热电偶一直是技术难点，尤其是对于形状复杂的铸件。已有研究表明，热电偶定位位置的微小变化造成的测温误差会对界面系数的确定带来较大影响，甚至影响了铸件最终温度场预测的可靠性。由于砂型铸造过程中热电偶精确定位的困难，当前的研究中，特别是在计算机辅助制造等技术中，大多是假设界面换热系数为常数，这种近似忽略了金属液充填过程中造成的水汽蒸发，以及凝固过程中由于温度变化造成的铸件、铸型材料热物性参数随温度变化所带来的影响，降低了研究结果的准确性。因此，只有精确地测定砂型铸造过程中的温度场变化，获得界面换热系数随温度的变化规律，才能实现高精度的凝固过程数值模拟。然而，现有的对砂型铸造测温方法仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出基于测温单元定位的砂型铸造测温方法。该方法借助限位块和砂块制作测温单元，可对型砂中的测温热电偶进行精确定位，从而实现砂型铸造过程中温度场变化的精确测定。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种基于测温单元定位的砂型铸造测温方法。根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)利用限位块、热电偶和型砂制作测温单元：

(1-1)所述限位块包括定位槽，通过将所述热电偶插入所述定位槽，并利用所述型砂在所述限位块外表面进行填砂造型，以便在所述限位块的外表面上形成砂块；使所述型砂硬化，得到测温单元前体；

(1-2)将所述限位块从所述测温单元前体中取出，在原所述限位块位置填入所述型砂，以便形成测温面；使所述型砂硬化，得到所述测温单元；

(2)利用所述测温单元和所述型砂制作铸型；

(3)利用所述铸型进行砂型铸造，在所述砂型铸造进行的过程中，所述测温面与待测温界面相接触，利用所述热电偶对所述待测温界面进行测温。