一种确定定向凝固铸造中铸型摆放位置的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103736979103736979A(43)申请公布日2014.04.23(21)申请号201310743127.8(22)申请日2013.12.30(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人李涤尘廉媛媛鲁中良(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人陆万寿(51)Int.Cl.B22D27/00(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书11页说明书11页附图2页附图2页(54)发明名称一种确定定向凝固铸造中铸型摆放位置的方法(57)摘要本发明公开了一种确定定向凝固铸造中铸型摆放位置的方法，包括以下步骤：将高温合金铸件的外壁划分为外凸结构区和内凹结构区；确定高温合金铸件的质心连接曲线；沿高温合金铸件定向晶生长方向选取若干个横向截面，然后对选取的若干个横向截面进行散热分析，得出每一个横向截面内凹部分的平均辐射角系数，调整铸型在定向凝固炉中的摆放位置，比较选取的若干个横向截面内凹部分的平均辐射角系数在定向凝固炉中不同位置时的大小，当铸型所处的位置使得选取的各个横向截面内凹部分的平均辐射角系数的大小最大时，为铸型在定向凝固炉中的最佳摆放位置。本发明通过对高温合金铸件外壁的散热情况进行分析，获得了对定向晶组织生长有利的铸型摆放位置。CN103736979ACN103769ACN103736979A权利要求书1/2页1.一种确定定向凝固铸造中铸型摆放位置的方法，其特征在于，包括以下步骤：1）沿高温合金铸件定向晶生长方向的周向外壁进行特征分割，将高温合金铸件的外壁划分为外凸结构区和内凹结构区；2）确定高温合金铸件的质心连接曲线，所述质心连接曲线为垂直于高温合金铸件定向晶生长方向的横向截面质心的连线；3）沿垂直于高温合金铸件定向晶生长方向在内凹结构区选取若干个横向截面，然后对选取的若干个横向截面进行散热分析，得出每一个横向截面内凹部分的平均辐射角系数，其中，对选取的若干个横向截面进行散热分析的坐标原点为步骤2）中确定的质心连接曲线与选取的若干个横向截面的交点，平均辐射角系数为高温合金铸件横向截面内凹部分辐射到定向凝固炉冷却装置上的热量与高温合金铸件横向截面内凹部分总散热量的比值；4）调整铸型在定向凝固炉中的摆放位置，比较选取的若干个横向截面内凹部分的平均辐射角系数在铸型位于定向凝固炉中不同位置时的大小，当铸型所处的位置使得选取的各个横向截面内凹部分的平均辐射角系数的平均值大小最大时，为铸型在定向凝固炉中的最佳摆放位置。2.根据权利要求1所述的确定定向凝固铸造中铸型摆放位置的方法，其特征在于，步骤2）中，质心连接曲线的确定包括以下步骤：首先沿高温合金铸件定向晶生长方向将实现不同功能的结构分开；接着选取各个结构两端的横向截面及其中间部分若干个横向截面；然后确定每一个横向截面的质心；最后利用各个横向截面的质心数据，结合内插值算法，确定高温合金铸件横向截面的质心连接曲线。3.根据权利要求1或2所述的确定定向凝固铸造中铸型摆放位置的方法，其特征在于，步骤3）中，内凹结构区任意一个横向截面内凹部分的平均辐射角系数其计算公式为：式中，和其中，P′、Q′为内凹结构区任意一个横向截面内凹部分的切线与该处横向截面的两个切点，P、Q分别为P′、Q′所在直线与定向凝固炉冷却装置受辐射面的两个交点，M和N为该处横向截面P′、Q′在定向凝固炉冷却装置受辐射面的两个边界点，ε1和ε2分别是铸型和冷却装置的发射率；表示曲线面P′Q′对直线面P′M的平均辐射角系数，计算公式为表示直线面P′M对曲线面PM的平均2CN103736979A权利要求书2/2页辐射角系数，计算公式为表示曲线面P′Q′对曲线面MN的平均辐射角系数，计算公式为表示曲线面P′Q′对直线面Q′N的平均辐射角系数，计算公式为表示直线面Q′N对曲线面QN的平均辐射角系数，计算公式为LP′Q′、LP′M、LQ′M、LPM、LP′P、LP′N、LQ′N、LQN和LQQ′分别表示线段P′Q′、P′M、Q′M、PM、P′P、P′N、Q′N、QN和Q′Q的长度，ArcP′Q′和ArcQN分别表示弧P′Q′和弧QN的弧长。4.根据权利要求2所述的确定定向凝固铸造中铸型摆放位置的方法，其特征在于，选取的横向截面为5～7个。5.根据权利要求1或2所述的确定定向凝固铸造中铸型摆放位置的方法，其特征在于，该高温合金铸件只有一个内凹结构区。3CN103736979A说明书1/11页一种确定定向凝固铸造中铸型摆放位置的方法【技术领域】[0001]本发明属于定向凝固制造领域，具体涉及一种确定定向凝固铸造中铸型摆放位置的方法。【背景技术】[0002]采用定向凝固