金屬型鑄造模具中的豎向中子的設計方法以及該金屬型鑄造模具技術

本發明專利技術提供了金屬型鑄造模具中的豎向中子的設計方法以及該金屬型鑄造模具。其中，該方法包括：根據形成鑄件的合金材料的結晶凝固溫度范圍，確定與結晶凝固溫度范圍相對應的無中子狀態下的第一補縮角；根據形成鑄件的合金材料的結晶凝固溫度范圍，確定與結晶凝固溫度范圍相對應的全中子狀態下的第二補縮角；根據確定的第一補縮角和第二補縮角，計算第三補縮角；以及將中子上方的設計補縮角設定為大于等于第三補縮角并且小于第一補縮角。通過采用本發明專利技術的上述方法，能夠有效地消除中子上方的縮松縮孔問題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及金屬型鑄造領域，尤其涉及金屬型鑄造模具中的豎向中子的設計方法以及該金屬型鑄造模具。
技術介紹
在金屬型鑄造中，豎向結構的中子經常被設計用來形成缸體鑄件和筒體鑄件。在豎向結構的中子的設計中，考慮到拔模的方便性，通常將豎向結構的中子設置在金屬型鑄造模具中的底部位置。但是，由于中子的散熱能力較差，因此位于中子上方的鑄件部分往往會形成縮松縮孔。為了解決中子上方的縮松縮孔的問題，可以在豎向結構的中子中設置冷卻機構。但是，在豎向結構的中子中設置冷卻機構，往往難度較大，而且費用也較高。因而，控制位于中子上方的鑄件的順序凝固的難度較大，并且經常會出現軸線縮孔縮松的問題。對于金屬型鑄造而言，通過合理地設計豎向結構的中子，充分發揮中子的散熱作用，從而消除位于中子上方的鑄件的縮孔縮松的缺陷，對于解決缸體鑄件和筒體鑄件等金屬型鑄件中的縮孔縮松的缺陷問題有重要意義。
技術實現思路
鑒于上述問題，本專利技術的目的在于提供了一種金屬型鑄造模具中的豎向中子的設計方法以及該金屬型鑄造模具。本專利技術的金屬型鑄造模具中的豎向中子的設計方法以及該金屬型鑄造模具能夠有效地解決缸體鑄件和筒體鑄件等金屬型鑄件中的縮孔縮松的缺陷問題。根據本專利技術的一個方面，提供了一種金屬型鑄造模具中的豎向中子的設計方法，所述方法包括：根據形成鑄件的合金材料的結晶凝固溫度范圍，從預先通過模擬得到的無中子狀態下的第一對應關系曲線中，確定與所述結晶凝固溫度范圍相對應的所述無中子狀態下的第一補縮角，所述第一對應關系曲線是表示所述無中子狀態下的所述結晶凝固溫度范圍和所述第一補縮角之間的對應關系的曲線；根據形成所述鑄件的所述合金材料的所述結晶凝固溫度范圍，從預先通過模擬得到的全中子狀態下的第二對應關系曲線中，確定與所述結晶凝固溫度范圍相對應的所述全中子狀態下的第二補縮角，所述第二對應關系曲線是表示所述全中子狀態下的所述結晶凝固溫度范圍和所述第二補縮角之間的對應關系的曲線；根據確定的所述第一補縮角和所述第二補縮角，通過以下公式(1)，計算第三補縮角：Y＝A–Bx(1)其中，A表示所述第一補縮角，A–B表示所述第二補縮角，Y表示所述第三補縮角，x表示與所述中子的散熱能力相關的系數，并且根據所述中子的體積以及接觸所述中子側面的所述鑄件的體積，從預先通過模擬得到的第三對應關系曲線中，確定所述系數x；以及將所述金屬型鑄造模具中的所述中子上方的設計補縮角設定為大于等于所述第三補縮角并且小于所述第一補縮角。進一步地，所述方法進一步包括：對于各自具有不同的所述結晶凝固溫度范圍的各種合金材料，采用計算機輔助工程CAE軟件，模擬所述無中子狀態下的與每個所述結晶凝固溫度范圍相對應的所述第一補縮角，以獲得所述無中子狀態下的所述第一對應關系曲線。進一步地，所述方法進一步包括：對于各自具有不同的所述結晶凝固溫度范圍的各種合金材料，采用計算機輔助工程CAE軟件，模擬所述全中子狀態下的與每個所述結晶凝固溫度范圍相對應的所述第二補縮角，以獲得所述全中子狀態下的所述第二對應關系曲線。進一步地，所述系數x的大小取決于所述中子的體積與接觸所述中子側面的所述鑄件的體積之比的大小，并且指示所述中子的體積與接觸所述中子側面的所述鑄件的體積之比和所述系數x之間的對應關系的第三對應關系曲線預先通過采用計算機輔助工程CAE軟件模擬得到。進一步地，所述金屬型鑄造模具為金屬型重力鑄造模具。通過采用本專利技術的屬型鑄造模具中的豎向中子的設計方法，能夠在豎向中子的上方設計出合適的補縮角，從而能夠有效地解決缸體鑄件和筒體鑄件等金屬型鑄件中的縮孔縮松的缺陷問題。根據本專利技術的另一個方面，提供了一種金屬型鑄造模具，所述金屬型鑄造模具包含采用本專利技術的方法設計的豎向中子。進一步地，所述金屬型鑄造模具為金屬型重力鑄造模具。通過采用本專利技術的金屬型鑄造模具，能夠有效地解決缸體鑄件和筒體鑄件等金屬型鑄件中的縮孔縮松的缺陷問題。附圖說明圖1顯示根據本專利技術的實施例的金屬型鑄造模具中的豎向中子的設計方法的流程圖；圖2顯示根據本專利技術的實施例的補縮角和冒口補縮距離之間的關系的示意圖；圖3顯示根據本專利技術的實施例的無中子狀態下的第一補縮角的計算模型的示意圖；圖4顯示根據本專利技術的實施例的全中子狀態下的第二補縮角的計算模型的示意圖；圖5顯示根據本專利技術的實施例的第一對應關系曲線和第二對應關系曲線的示意圖；圖6顯示根據本專利技術的實施例的指示中子的體積與接觸中子側面的鑄件的體積之比和系數x之間的對應關系的第三對應關系曲線的示意圖；圖7顯示根據本專利技術的實施例的中子設計的第一實例的示意圖；以及圖8顯示根據本專利技術的實施例的中子設計的第二實例的示意圖。具體實施方式下面將參考附圖描述根據本專利技術的各種實施例。圖1顯示根據本專利技術的實施例的金屬型鑄造模具中的豎向中子的設計方法的流程圖。如圖1所示，首先，在步驟S101，根據形成鑄件的合金材料的結晶凝固溫度范圍，從預先通過模擬得到的無中子狀態下的第一對應關系曲線中，確定與該結晶凝固溫度范圍相對應的無中子狀態下的第一補縮角。第一對應關系曲線是表示無中子狀態下的結晶凝固溫度范圍和第一補縮角之間的對應關系的曲線。接著，在步驟S102，根據形成鑄件的合金材料的結晶凝固溫度范圍，從預先通過模擬得到的全中子狀態下的第二對應關系曲線中，確定與該結晶凝固溫度范圍相對應的全中子狀態下的第二補縮角。第二對應關系曲線是表示全中子狀態下的結晶凝固溫度范圍和第二補縮角之間的對應關系的曲線。接著，在步驟S103，根據確定的第一補縮角和第二補縮角，通過以下公式(1)，計算第三補縮角：Y＝A–Bx(1)其中，A表示第一補縮角，A–B表示第二補縮角，Y表示第三補縮角，x表示與中子的散熱能力相關的系數，并且根據中子的體積以及接觸中子側面的鑄件的體積，從預先通過模擬得到的第三對應關系曲線中，確定系數x。接著，在步驟S104，將金屬型鑄造模具中的中子上方的設計補縮角設定為大于等于第三補縮角并且小于第一補縮角。本專利技術的金屬型鑄造模具中的豎向中子的設計方法適用于金屬型重力鑄造模具。圖2顯示根據本專利技術的實施例的補縮角和冒口補縮距離之間的關系的示意圖。在本專利技術中，如圖2的金屬型鑄造模具的剖面視圖所示，補縮角為由冒口201的底面與鑄件202的頂面相接觸的邊緣到中子203的頂面的幾何中心的線所圍成的錐體的角度。補縮角與冒口補縮距離L滿足以下條件：補縮角＝2arctg(D/2L)，其中D表示鑄件202的寬度，L表示從冒口201的底面到中子203的頂面之間的垂直距離，即為冒口補縮距離。第一補縮角A表示當金屬型鑄造模具處于無中子狀態時，不產生縮松縮孔的最小的補縮角。第二補縮角A-B表示當金屬型鑄造模具處于全中子狀態時，不產生縮松縮孔的最小的補縮角。第一補縮角A與不同的合金材料的結晶凝固溫度范圍之間的對應關系，以及第二補縮角A-B與不同的合金材料的結晶凝固溫度范圍之間的對應關系，可以預先通過采用現有的計算機輔助工程CAE軟件進行模擬實驗來獲得。圖3顯示根據本專利技術的實施例的無中子狀態下的第一補縮角A的計算模型的示意圖。圖4顯示根據本專利技術的實施例的全中子狀態下的第二補縮角的計算模型的示意圖。圖5顯示根據本專利技術的實施例的第一對應關系曲線501和第二對應關系曲線502的示意圖。在采用現有本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種金屬型鑄造模具中的豎向中子的設計方法，其特征在于，所述方法包括：根據形成鑄件的合金材料的結晶凝固溫度范圍，從預先通過模擬得到的無中子狀態下的第一對應關系曲線中，確定與所述結晶凝固溫度范圍相對應的所述無中子狀態下的第一補縮角，所述第一對應關系曲線是表示所述無中子狀態下的所述結晶凝固溫度范圍和所述第一補縮角之間的對應關系的曲線；根據形成所述鑄件的所述合金材料的所述結晶凝固溫度范圍，從預先通過模擬得到的全中子狀態下的第二對應關系曲線中，確定與所述結晶凝固溫度范圍相對應的所述全中子狀態下的第二補縮角，所述第二對應關系曲線是表示所述全中子狀態下的所述結晶凝固溫度范圍和所述第二補縮角之間的對應關系的曲線；根據確定的所述第一補縮角和所述第二補縮角，通過以下公式(1)，計算第三補縮角：Y＝A–Bx???(1)其中，A表示所述第一補縮角，A–B表示所述第二補縮角，Y表示所述第三補縮角，x表示與所述中子的散熱能力相關的系數，并且根據所述中子的體積以及接觸所述中子側面的所述鑄件的體積，從預先通過模擬得到的第三對應關系曲線中，確定所述系數x；以及將所述金屬型鑄造模具中的所述中子上方的設計補縮角設定為大于等于所述第三補縮角并且小于所述第一補縮角。...

【技術特征摘要】
1.一種金屬型鑄造模具中的豎向中子的設計方法，其特征在于，所述方法包括：根據形成鑄件的合金材料的結晶凝固溫度范圍，從預先通過模擬得到的無中子狀態下的第一對應關系曲線中，確定與所述結晶凝固溫度范圍相對應的所述無中子狀態下的第一補縮角，所述第一對應關系曲線是表示所述無中子狀態下的所述結晶凝固溫度范圍和所述第一補縮角之間的對應關系的曲線；根據形成所述鑄件的所述合金材料的所述結晶凝固溫度范圍，從預先通過模擬得到的全中子狀態下的第二對應關系曲線中，確定與所述結晶凝固溫度范圍相對應的所述全中子狀態下的第二補縮角，所述第二對應關系曲線是表示所述全中子狀態下的所述結晶凝固溫度范圍和所述第二補縮角之間的對應關系的曲線；根據確定的所述第一補縮角和所述第二補縮角，通過以下公式(1)，計算第三補縮角：Y＝A–Bx(1)其中，A表示所述第一補縮角，A–B表示所述第二補縮角，Y表示所述第三補縮角，x表示與所述中子的散熱能力相關的系數，并且根據所述中子的體積以及接觸所述中子側面的所述鑄件的體積，從預先通過模擬得到的第三對應關系曲線中，確定所述系數x；以及將所述金屬型鑄造模具中的所述中子上方的設計補縮角設定為大于等于所述第三補縮角并且小于所述第一補縮角。2.如權利要求1所述的方法，其特...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周文科，樸勝煥，
申請(專利權)人：株式會社日立制作所，
類型：發明
國別省市：日本;JP