一种大型铸件铸造过程表面温度变化间接测量的方法

摘要

本发明公开了属于砂型铸造过程中铸件温度变化测量技术领域的一种大型铸件铸造过程表面温度变化间接测量的方法。它包括以下步骤：1)在砂型中距离铸件表面按不同距离处布置第1热电偶～第n热电偶；2)在时刻t，由第1热电偶～第n热电偶分别测得温度3)计算时刻t经过各个热电偶的热通量；4)计算时刻t通过铸件与砂型的界面的热通量；5)在时刻t计算砂型内表面温度6)计算时刻t铸件表面温度本发明的有益效果是：K型热电偶只测量多点砂型温度，不用接触铸件，稳定可靠，不影响铸件质量，经济方便。可以在测得砂型温度变化的同时，计算出铸件温度变化，方便工厂掌握铸件温度变化规律，进而调整一些工艺方案，例如准确地把握落砂时间。

主权项

1.一种大型铸件铸造过程表面温度变化间接测量的方法，其特征在于，分为以下步骤：1）在砂型中距离铸件表面按不同距离依次布置第1热电偶（TC₁）～第n热电偶（TC_n），它们距离铸件表面的距离分别为d₁～d_n，第1热电偶（TC₁）～第n热电偶（TC_n）安装在垂直于铸件表面的同一水平线上；3≤n≤10；2）在时刻t，由第1热电偶（TC₁）～第n热电偶（TC_n）分别测得温度并由温度记录仪记录以上时刻与温度；3）计算通过第i热电偶（TC_i）到第i+1热电偶（TC_i+1）的热通量其计算公式如下：$q_{i,i+1}^t=\frac{(T_i^t-T_{i+1}^t)k_{\mathrm{sand}}}{(d_{i+1}-d_i)}$上式中，分别为第i热电偶（TC_i）和第i+1热电偶（TC_i+1）在时刻t测得的温度；K_sand为砂型的导热系数；d_i，d_i+1分别为第i热电偶（TC_i）和第i+1热电偶（TC_i+1）到铸件表面的距离，i的取值为1至n-1；4）计算时刻t通过铸件与砂型的界面（1）的热通量：对$[\frac{d_1+d_2}{2},$$q_{\mathrm{1,2}}^t],[\frac{d_2+d_3}{2},q_{\mathrm{2,3}}^t]···[\frac{d_{n-1}+d_n}{2},q_{n-1,n}^t]$这n-1组数据采用最小二乘法拟合成线性模型曲线，并得到如下关系式：$y^t=f\left(x\right)=\underset{k=1}{\overset{n-1}{\Sigma }}{b}_k^t{x}^{n-k-1}$上式中，x为距离铸件表面的距离，y^t为时刻t在距离铸件表面x处通过的热通量，当x=0时，为时刻t通过铸件与砂型的界面（1）的热通量采用最小二乘法得到关于的如下方程组，解方程组可得到$\underset{k=1}{\overset{n-1}{\Sigma }}{s}_{j,k}{b}_k^t=s_{j,y}$$s_{j,k}=\underset{m=1}{\overset{n-1}{\Sigma }}{w}_m{x}_m^{n-1-j}{x}_m^{n-1-k}$$s_{j,y}=\underset{m=1}{\overset{n-1}{\Sigma }}{w}_m{x}_m^{n-1-j}{y}_m^t$上述方程组中，w₁设置为w₂至w_n-1均设置为j的取值为1至n-1，x_m为为5）在时刻t砂型内表面温度的计算：对这n组数据也采用最小二乘法拟合成线性模型曲线，并得到如下关系式：$T^t=f\left(d\right)=\underset{k=1}{\overset{n}{\Sigma }}{a}_k^t{d}^{n-k}$上式中，d为距离铸件表面的距离，T^t为时刻t在距离铸件表面d处砂型温度，当d=0时，为时刻t砂型内表面温度采用最小二乘法得到关于的如下方程组，解方程组可得到$\underset{k=1}{\overset{n}{\Sigma }}{u}_{l,k}{a}_k^t=u_{l,T}$$u_{l,k}=\underset{m=1}{\overset{n}{\Sigma }}{w}_m{d}_m^{n-l}{d}_m^{n-k}$$u_{l,T}=\underset{m=1}{\overset{n}{\Sigma }}{w}_m{d}_m^{n-l}{T}_m^t$上述方程组中，w为权重，w₁设置为w₂至w_n均设置为l的取值为1至n；6）时刻t铸件表面温度的计算公式如下：$T_{\mathrm{casting}}^t=\frac{q_0^t}{h}+T_0^t$上式中，为时刻t通过铸件与砂型的界面（1）热通量；为时刻t拟合得到的砂型内表面温度；h为铸件与砂型的界面（1）换热系数；计算不同时刻的铸件表面温度后，得到铸件表面温度与时间的关系曲线。