《铸造技术》

文章标题:基于 ProCAST 的铁型覆砂曲轴工艺换热系数反算

文章作者:罗琨献 1,郑科泽 2, 李静文 2, 卢德宏 1
关 键 字:换热系数;铁型覆砂;球墨铸铁;反算换热;热电偶;数值模拟
文章摘要:
铁型覆砂球墨铸铁曲轴铸造过程中,界面换热系数(HTC)是影响温度场演化和凝固行为的关键参数,但其受温度变化、界面气隙形成及接触状态演化等因素影响显著,难以通过传统方法准确获得。 本文在实际生产条件下于铸件内部和覆砂层内同步布置热电偶,获取充型-凝固全过程的温度曲线;在此基础上,利用 ProCAST 软件中的Optimization 优化模块,对铸件-覆砂层及覆砂层-铁型界面的 HTC 进行反算。 结果表明,铸件/覆砂层界面 HTC 随温度呈现明显的阶段性变化特征,其数值由约 315 W/(m2·K)随温度升高逐渐增加至约 712.5 W/(m2·K),并在液-固相变区发生显著变化。 将反算得到的 HTC 作为边界条件输入模拟后,所得温度曲线与实测结果在 1 500 s 之后基本重合,整体误差控制在 5%以内,明显优于采用恒定 HTC 模型的模拟结果。 研究表明,考虑 HTC 的温度依赖特性可有效提升铁型覆砂工艺温度场模拟的可靠性。