一种简便测量铸造界面换热系数的反算方法.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CN108108529A(43)申请公布日2018.06.01(21)申请号201711249723.5(22)申请日2017.12.01(71)申请人东方电气集团东方汽轮机有限公司地址618000四川省德阳市高新技术产业园区金沙江西路666号(72)发明人郭雄高振桓张琼元李海松陶飞杨啊涛巩秀芳杨功显(74)专利代理机构成都蓉信三星专利事务所(普通合伙)51106代理人刘克勤谢天府(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种简便测量铸造界面换热系数的反算方法(57)摘要本发明公开了一种简便测量铸造界面换热系数的反算方法，包括步骤：1）设计标准铸件结构；2）设计铸造工艺方案，并成型铸件；3）对标准铸件表面的不同位置取样，并按顺序编号后做金相分析，分别得出各试样的二次枝晶间距数据；4）计算各试样二次枝晶间距对应的冷却速率；5）对铸造工艺方案进行温度场数值模拟分析，并设置初始界面换热系数，提取糊状区冷却速率；6）根据反算原理，将实验计算的冷却速率与模拟的冷却速率进行拟合反算，求解出符合要求的界面换热系数。该方法可以在省略测温过程的情况下有效地测量、反算出界面换热系数，且实施方便、准确度高，同时也是各类铸造方法界面换热系数的通用方法。CN108108529ACN108108529A权利要求书1/1页1.一种简便测量铸造界面换热系数的反算方法，其特征在于，包括如下步骤：1）设计标准铸件结构，该标准铸件结构具有结构简单、成型方便、取样容易的特点；2）设计上述标准铸件的铸造工艺方案，并按照铸造工艺方案成型铸件；3）对标准铸件表面的不同位置取样，并按顺序编号后做金相分析，分别得出各试样的二次枝晶间距数据；4）计算各试样二次枝晶间距对应的冷却速率；计算公式为：（1）式中：为二次枝晶间距；为相应合金对应的常数，对于不同的合金材料，各不相同；为冷却速率；5）对铸造工艺方案进行温度场数值模拟分析，并设置初始界面换热系数，提取糊状区冷却速率；6）根据反算原理，将实验计算的冷却速率与模拟的冷却速率进行拟合反算，求解出符合要求的界面换热系数；（2）式中：、分别为模拟得到的冷却速率与试验得到的冷却速率；j是式样顺序编号；J是试样总数。2.根据权利要求1所述简便测量铸造界面换热系数的反算方法，其特征在于：所述步骤6）中，求解出符合要求的界面换热系数是指精度收敛，就是反复计算界面换热系数，直至其小于某一值，即结束计算。3.根据权利要求1所述简便测量铸造界面换热系数的反算方法，其特征在于：所述步骤3）中所述其中不同位置取样，取样数量越多，最终得到的界面换热系数更加准确。4.根据权利要求1所述简便测量铸造界面换热系数的反算方法，其特征在于：所述步骤1）中，标准铸件结构为圆柱体结构。5.根据权利要求1所述简便测量铸造界面换热系数的反算方法，其特征在于：所述步骤2）中，铸造工艺方案采用阶梯式浇注系统并快速充型，保证充型过程减少温度损失。6.根据权利要求1或5所述简便测量铸造界面换热系数的反算方法，其特征在于：所述步骤2）中，浇注合金过热度ΔT=30℃，以减小凝固前温度场扰动。7.根据权利要求1所述简便测量铸造界面换热系数的反算方法，其特征在于：所述步骤2）中，采用一带二的组树方式，并分别在两铸件不同位置上进行取样，取样总数量不少于四个。8.根据权利要求1所述简便测量铸造界面换热系数的反算方法，其特征在于：所述通过浇注方案改良及铸件结构设计，以冷却速率反推温度曲线，从而反算界面换热系数。2CN108108529A说明书1/3页一种简便测量铸造界面换热系数的反算方法技术领域[0001]本发明涉及铸造过程界面换热系数的理论测量方法，具体地讲是一种简便测量铸造界面换热系数的反算方法。背景技术[0002]近年来，随着计算机技术的快速发展，数值模拟仿真技术已经成为铸造过程控制、工艺设计与优化的重要手段。其中，界面换热系数作为铸造过程温度场数值模拟的重要设定参数具有重要意义。界面换热系数的准确与否直接关系着流场、温度场、应力场模拟的准确性，影响着铸件缺陷及性能的预测与优化。[0003]目前，常规的界面换热系数测量理论方法主要是通过工艺实验设计测取铸件及型壳等多点温度，然后与数值模拟温度场进行温度拟合，并不断调整界面换热系数，反算出实际界面换热系数。此类方法在埋放热电偶、测温等方面成本过高、过程繁琐、操作不易。因此，界面换热系数的有效测量成为铸造模拟仿真研究中急需解决的难题。发明内容[0004]本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种简便测量铸造界面换热系数的反算方法，该方法可以在省略测温过程的情况下有效地测量、反算出界面换热系数，且实施方便、