体薄 壁铸件砂型铸造过程进行三维传热过程的计算机仿真;采用传统铸造工艺中制定的浇冒口 系统，获得缩松缺陷分布特征;等温线闭合区域为缩松缺陷产生区，根据缩松率大于5%即 为缩松缺陷的产生标准，显;^缩松缺陷在铸件内的分布；
[0055] 步骤四、基于步骤三所获得的传统铸造工艺下回转体薄壁铸件中缩松缺陷分布特 点，进行冒口设计和三维传热过程的计算机仿真;在回转体薄壁件下部引入偶数个尺寸形 同的腰形暗冒口；将缩松缺陷尽可能移置暗冒口内，则完成回转体薄壁铸件砂型铸造过程 中冒口的设计：
[0056]步骤四（1)、采用圆环将缩松缺陷包裹，采用热节圆环法计算冒口尺寸。热节圆环 的模数Mrejie-circle = 23Trejie-circle，其中，rrejie-circle为热节圆环半径，单位为Him ;腰形冒口上 限 数 Mmaokou - circle - max = 1 · 15Mrejie - circke;腰形 _ 口上限宽度为
_单位为謹；腰形冒口上限体积Vmaokou-circle-max = 3.57 (amaokou-circle-max) y ;
[0057] 步骤四（2)、腰形冒口的个数为仏3。1?)11- 311，2<仏3。1?)11-311<8，仏 3。1?)11-311为偶数;每一个 腰形冒口具有相同的体积和尺寸
其中为 每一个冒口的体积，单位为mm3，l < i《Nmaokmj-an;每一个腰形暗冒口的宽度amaokmj-ciixle-i = (Vmaokou-circle-i / 3 · 5 7 ) Z，高度为 SaiJnaokou-circ le-i ，~[xi5^j2ainaokou-circle-i， 圆弧半径为 Smaokou-circle-i/2 j
【具体实施方式】 [0058] 二:本实施方式所述在步骤一（I)中，长方形板的长度LPiane为254mm。 其它步骤与一相同。
[0059]【具体实施方式】三:本实施方式在步骤一中，
[0060]所述回转体薄壁铸件选择缸体叶片铸件，该缸体叶片铸件采用双相不锈钢制造， 双相不锈钢材质为：C:0.02wt% ,Si :0.58wt%，Mn:0.88wt%，S:0.04wt%，P:0.04wt%，Ni : 5.00wt%，Mo:3.00wt%，Cu:0.60wt%，N:0.25wt%，Cr:22.00wt%，余量为Fe。其它步骤与
【具体实施方式】一或二相同。
[0061]【具体实施方式】四：本实施方式在步骤一中，砂型材质为树脂砂，密度Psand为 1520.0 kgnf3，比热Cpsand为740J kg-1IT1。其它步骤与【具体实施方式】一、二或三相同。
[0062]【具体实施方式】五:本实施方式所述缸体叶片铸件的最小壁厚Sminc;asting = 35mm，最 大壁厚3maxcasting = 85mm。其它步骤与【具体实施方式】一、二、三或四相同。
[0063] 实施例1:
[0064]本试验所选回转体薄壁铸件为缸体叶片铸件，该缸体叶片铸件采用双相不锈钢制 造，材质为 C:0.02wt%，Si:0.58wt%，Mn:0.88wt%，S:0.04wt%，P:0.04wt%，Ni: 5 ·OOwt% ,Mo: 3 · OOwt% ,Cu:0 ·60wt%，N:0 · 25wt% ,Cr: 22· OOwt%。砂型材质为树脂砂，密 度Psand为 1520.Okgnf3，比热cpsand为740J kg-1K'
[0065] 如图1为缸体叶片铸件三维实体。该铸件最小壁厚Sminc;asting = 35mm，最大壁厚δ ITlBXcasting - 85?ΠΓΠ 〇
[0066] 如图2为物理模拟实验铸造系统示意图。物理模拟实验铸件材质为双相不锈钢:C: 0.02wt % , Si:0.58wt %,Mn:0.88wt % ,S:0.04wt % ,P:0.04wt % ?Ni:5.OOwt % ,Mo: 3 · OOwt %，Cu : O · 60wt %，N: O · 25wt %，Cr : 22 · OOwt %。砂型材质为树脂砂，密度psand为 1520.0kg πΓ3,比热Cpsand为740J kg^T1。实验件为长方形板，厚度Splane与缸体叶片铸件最 小壁厚 Smillcasting 和取大壁厚 5IIiaXcasting 的干均值相等，即 5plane- ( δπ?? Ilcasting-I-SniaXcasting ) /2 = 60mm。板的宽度Wpiane和板的厚度Splane相等，即WPi ane = Splane = 60mm。缸体叶片铸件在砂箱 中距离砂型外表面距离的最小值dminsand = 300mm。物理模拟实验采用砂型铸造，砂型为长 方形。尺寸特征：长度为Uand = [ 10mm+LPiane/2+LPiane+(20% X dminsand) ] =451mm，宽度为 Wsand=[WPiane+2X (20% Xdminsand)] = 180mm，厚度为5sand=[5piane+2X (20% Xdminsand)] = 180mm。铸件空腔处于砂型中，距左、右、前、后、上、下砂型外表面距离分别为（10mm+LPi ane/2) = 137mm、（20% XdminSand)=60mm、（20% XdminSand)=60mm、（20% XdminSand)=60mm、 (20 % X dminsand) = 60mm、（ 20 % X dminsand) = 60mm。直饶道尺寸特征:纵向放置圆柱体，直径 Dver为LPiane/5约为5 Imm，高度Hver为[Spiane+ (20 % X dminsand) ] = 120mm。横饶道尺寸特征:横 向放置圆柱体，直径Dhori为3piane3/4 = 15mm。
[0067]图3为物理模拟实验所得实际铸件。图2中物理模拟实验选取三个热电偶，TCl、TC2 和1^3，热电偶距离合金/砂型界面的距离分别为11 = 1〇1111]1、12 = 51111]1和13=1〇1111]1。图4为实验 中热电偶测温结果，温度曲线为升温曲线。
[0068]图5为物理模拟实验所得热流密度Qexp(t)随时间变化曲线。图6为合金/砂型界面 换热系数为810W Hf2IT1时模拟所得热流密度随时间变化曲线。合金/砂型界面处合金液温 度11^和合金/砂型界面处型砂温度T sand由铸造模拟软件给出，根据Qsimu(t) =IiaIiciy-Sand (Iaiiciy-Tsand )= Qexp (t)推算平均合金/砂型界面换热系数为81 OWnf2IT1。
[0069] 为验证界面换热系数的实用性，采用砂型铸造圆圈形状铸件，图7为圆圈形状铸件 三维实体图，该圆圈形状铸件共5圈。圆圈形状铸件材质为双相不锈钢:C: 〇 . 〇2wt %，Si : 0.58wt %,Mn:0.88wt % ,S:0.04wt % ,P:0.04wt % ?Ni:5.OOwt %,Mo:3.OOwt % , Cu: 〇.6〇￥七％，化〇.25￥七％，〇:22.〇〇￥七％。砂型材质为树脂砂，密度0_(1为152〇.〇1^111- 3，比热 Cpsand为740J kg-1K'
[0070] 图8为四个不同浇注温度下（1486 °C、1514°C、1555 °C和1588°C )实验所得铸件的实 物图。变化趋势为:随着浇注温度的升高，所得铸件长度增加。
[0071] 图9为四个不同浇注温度下（1486 °C、1514 °C、1555 °C和1588 °C )模拟所得铸件内温 度场分布。灰色区域为铸件型腔没有被金属液填充，所以没有进行三维传热计算。变化趋势 为:随着浇注温度的升高，金属液填充铸件型腔距离增加。
[0072] 图10为模拟所得铸件长度和实验测量对比。模拟计算和实验测量的最大差值的绝 对值为73mm,小于100mm。
[0073] 图11为缸体叶片传统铸造工艺中冒口和浇道位置。图12为传统铸造工艺下缩松缺 陷分布预测结果，缸体铸件中存在缩松缺陷。
[0074] 对传统工艺进行优化，引入腰形冒口。图13为腰形冒口尺寸特征示意图。在缸体叶片底部引 入8个腰形暗冒口。热节圆环的半径rrcjif^ircfe由铸造模拟软件测出，其中热节圆环 的 動3tejie-circle - 23iTrejie-circle - 61 · 6。腰乐^日肯目 口上限circlmax -I · 15Mrejie-circle - 71.0mm，腰形暗冒口上限宽度为
.腰形暗冒口 上限体积为 Vmaokou-circle-max = 3 · 57(amaokou-circle-max)3 = 9 · 6 X 107臟3。每一个腰形暗冒 口具有 相同的体积和尺寸
每一个腰形暗 冒口 的宽度amaokou-circle-i = (Vmaokou-circle-i/3 · 57)1/3 = 1 · 2 X 107/3 · 57)1/3 = 150mm，高度为 2amaokou-circle-i - 300Π 1Π 1，为2amaokou-circle-i - 30〇ΓΠΠ 1，0弓瓜犬j￡lmaokou-circle-i/2 - 75皿11 〇 图14为缸体叶片铸件中腰形暗冒口添加位置图。由图15可见