合金材料以及工艺参数对压铸过程中铸件铸型界面换热系数的影响
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铸件的组织及性能在很大程度上取决于凝固过程中 铸件和铸型之间的换热状况，而后者则受到很多因素的影 响．对于砂型铸造来说，由于砂模较低的热导率，铸件和 铸型之间的传热受砂模的影响最大．而对于金属型铸造或 者采用金属模的铸造过程（比如压铸、低压铸造、挤压铸
万方数据
大，较薄“阶梯”与铸型之间的换热系数增大；对于较厚“阶梯”，随着铸型初始温度的上升，换热系数不断减小．随着铸造压力的
增大，最厚“阶梯”与铸型之间换热系数逐渐增大，但铸造压力只在镁合金ＡＭ５０实验条件下表现出了明显的影响规律．
关键词 界面换热系数，压铸， ＡＤＣｌ２，ＡＭ５０，工艺参数
中图法分类号ＴＧ２４９．２，ＴＧ２９２
ＫＥＹ ＷｏＲＤＳ ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｔｏｅｆｆｌｃｉｅｎ，ｈｉ。ｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｅ ｃａｓｔｉｎｇ，ＡＤＣｌ２ ａｌｕｍｉｎｕｍ
ａｌｌｏｙ，ＡＭ５０ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ，ｐｒｏｃｅｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒ
＋日本东洋机械金属株式会社国际合作项目０５０３Ｊ１８、国家自然 科学基金项目５０６７５１１４以及国家重点基础研究发展计划项目 ２００６ＣＢ６０５２０８—２资助 收到初稿日期：２００７－０９－２７，收到修改稿日期：２００７－１２－０９ 作者简介：郭志鹏，男，１９８１年生，博士生
（Ｎｏ．２００６ＣＢ６０５２０８—２１ ‘
Ｍａｎｕｓｃｒｉｐｔ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ２００７－０９－２７，ｉｎ ｒｅｖｉｓｅｄ ｆｏｒｍ ２００７－１２－０９
ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｅ ｃａｓｔｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｕｓｉｎｇ ａ“ｓｔｅｐ ｓｈａｐｅ”ｃａｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｔｗｏ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ａｌｌｏｙｓ，ｔｈｅ ＡＤＣｌ２ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ａｎｄ ｔｈｅ ＡＭ５０ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ．Ｔｈｅ ｍｅｔａｌ／ｄｉｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｅｍｃｉｅｎｔ（ＩＨＴＣ）Ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｕｓｉｎｇ ａｎ ｈｏｍｅ－ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｉｎｖｅｒｓｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｏｇｒａｍ ｂｙ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｓ ｔｈｅ ｉｎｐｕｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ａｌｌｏｙｓ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ＩＨＴＣ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｕｒａｔｉｏｎ ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ ｆｏｒ ａ ｈｉｇｈｅｒ ＩＨＴＣ ｖａｌｕｅ，ｂｕｔ ｈａｖｅ １ｉｔｔｌｅ ｅｉｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｓｈａｐｅ ｏｆ ｔｈｅ ＩＨＴＣ ｐｒｏｆｉｌｅ；Ｔｈｅ ＩＨＴＣ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｉｎｎｅｒ ｓｔｅｐｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ａｓ ｔｈｅ ｆａｓｔ ｓｈｏｔ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ；Ｔｈｅ ＩＨＴＣ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｅｒ ｓｔｅｐｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ａｓ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｄｉｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ；Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃａｓｔ ａｌｌｏｙ ｉＳ ＡＭ５０。ａ ｈｉｇｈｅｒ ｃａｓｔｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ １ｅａｄｓ ｔｏ ａ ｈｉｇｈｅｒ ｐｅａｋ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ＩＨＴＣ ａｔ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｅｓｔ ｓｔｅｐ．
ＣＨＯ Ｓａｎｇ—Ｈｙｕｎ．ＣＨｏＩ Ｊｅｏｎｇ－Ｋｉｌ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｒ＆Ｄ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｋｏｒｅａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃｈｏｎ，Ｋｏｒｅａ
Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｔ：ＸＩｏＮＧ Ｓｈｏｕｍｅｉ．ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ，Ｔｅｔ：（０１０）６２７７３７９３，Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｍｘｉｏｎｇ＠ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｅｄｕ．ａｎ
曹尚铉 崔正吉
（韩国生产技术研究院新材料研究开发中心，仁川，韩国）
摘 要 采用铝合金ＡＤＣｌ２以及镁合金ＡＭ５０为铸件材料，并采用。阶梯”铸件进行了压铸实验．以压铸过程实际测得的温 度作为输入参数，利用自行编制的热传导反算程序计算了压铸过程铸件／铸型间的换热系数．结果表明：不同合金材料对界面换热
系数的影响主要表现在换热系数的数值以及保持较高数值所持续的时间上，而对换热系数曲线的形状影响不大；随着高速速度的增
Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｔｏｙｏ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ＆Ｍｅｔａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，（Ｎｏ．ｏｓ０３Ｊｍ，Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ
ｏｆ Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．５０６７５１１４ １ ａｎｄ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｂａｓｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ Ｃｈｉｎａ
ＧＵｏ Ｚｈｉｐｅｎｇ．ＸＩｏＮＧ Ｓｈｏｕｍｅｉ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｓｉｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８４
第４４卷 ２００８年４月
第４期 第４３３—４３９页
金属学跋
ＡＣＴＡ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ
Ｖｏｌ·４４ Ｎｏ．４ Ａｐｒ．２００８ ＰＰ．４３３－４３９
合金材料以及工艺参数对压铸过程中 铸件／铸型界面换热系数的影响
郭志鹏 熊守美
（清华大学机械工程系先进成形制造教育部重点实验室，北京１０００８４）
文献标识码 Ａ
文章编号 ０４１２—１９６１（２００８）０４一０４３３一０７
ＥＦＦＥＣＴＳ ｏＦ ＡＬＬｏＹ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＡＮＤ ＰＲｏＣＥＳ Ｓ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ ｏＮ ＴＨＥ ＨＥ√如［’ＴＲＡＮＳＦＥＲ
ｃｏＥＦＦＩｃＩＥＮＴ ＡＴ ＭＥＴＡＬ／ＤＩＥ ＩＮＴＥＲＦＡｃＥ
ＩＮ ＨＩＧＨ ＰＲＥＳＳＵＲＥ ＤＩＥ ＣＡＳＴＩＮＧ
铸件的组织及性能在很大程度上取决于凝固过程中 铸件和铸型之间的换热状况，而后者则受到很多因素的影 响．对于砂型铸造来说，由于砂模较低的热导率，铸件和 铸型之间的传热受砂模的影响最大．而对于金属型铸造或 者采用金属模的铸造过程（比如压铸、低压铸造、挤压铸
万方数据
大，较薄“阶梯”与铸型之间的换热系数增大；对于较厚“阶梯”，随着铸型初始温度的上升，换热系数不断减小．随着铸造压力的
增大，最厚“阶梯”与铸型之间换热系数逐渐增大，但铸造压力只在镁合金ＡＭ５０实验条件下表现出了明显的影响规律．
关键词 界面换热系数，压铸， ＡＤＣｌ２，ＡＭ５０，工艺参数
中图法分类号ＴＧ２４９．２，ＴＧ２９２
ＫＥＹ ＷｏＲＤＳ ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｔｏｅｆｆｌｃｉｅｎ，ｈｉ。ｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｅ ｃａｓｔｉｎｇ，ＡＤＣｌ２ ａｌｕｍｉｎｕｍ
ａｌｌｏｙ，ＡＭ５０ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ，ｐｒｏｃｅｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒ
＋日本东洋机械金属株式会社国际合作项目０５０３Ｊ１８、国家自然 科学基金项目５０６７５１１４以及国家重点基础研究发展计划项目 ２００６ＣＢ６０５２０８—２资助 收到初稿日期：２００７－０９－２７，收到修改稿日期：２００７－１２－０９ 作者简介：郭志鹏，男，１９８１年生，博士生
（Ｎｏ．２００６ＣＢ６０５２０８—２１ ‘
Ｍａｎｕｓｃｒｉｐｔ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ２００７－０９－２７，ｉｎ ｒｅｖｉｓｅｄ ｆｏｒｍ ２００７－１２－０９
ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｄｉｅ ｃａｓｔｉｎｇ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｕｓｉｎｇ ａ“ｓｔｅｐ ｓｈａｐｅ”ｃａｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｔｗｏ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ａｌｌｏｙｓ，ｔｈｅ ＡＤＣｌ２ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ａｎｄ ｔｈｅ ＡＭ５０ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ．Ｔｈｅ ｍｅｔａｌ／ｄｉｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｅｍｃｉｅｎｔ（ＩＨＴＣ）Ｗａｓ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｕｓｉｎｇ ａｎ ｈｏｍｅ－ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｉｎｖｅｒｓｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｐｒｏｇｒａｍ ｂｙ ａｐｐｌｙｉｎｇ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｓ ｔｈｅ ｉｎｐｕｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ａｌｌｏｙｓ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ＩＨＴＣ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｕｒａｔｉｏｎ ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ ｆｏｒ ａ ｈｉｇｈｅｒ ＩＨＴＣ ｖａｌｕｅ，ｂｕｔ ｈａｖｅ １ｉｔｔｌｅ ｅｉｆｅｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｓｈａｐｅ ｏｆ ｔｈｅ ＩＨＴＣ ｐｒｏｆｉｌｅ；Ｔｈｅ ＩＨＴＣ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｉｎｎｅｒ ｓｔｅｐｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ａｓ ｔｈｅ ｆａｓｔ ｓｈｏｔ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ；Ｔｈｅ ＩＨＴＣ ｏｆ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｅｒ ｓｔｅｐｓ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ａｓ ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｄｉｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ；Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｃａｓｔ ａｌｌｏｙ ｉＳ ＡＭ５０。ａ ｈｉｇｈｅｒ ｃａｓｔｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ １ｅａｄｓ ｔｏ ａ ｈｉｇｈｅｒ ｐｅａｋ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ＩＨＴＣ ａｔ ｔｈｅ ｔｈｉｃｋｅｓｔ ｓｔｅｐ．
ＣＨＯ Ｓａｎｇ—Ｈｙｕｎ．ＣＨｏＩ Ｊｅｏｎｇ－Ｋｉｌ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｒ＆Ｄ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｋｏｒｅａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｉｎｃｈｏｎ，Ｋｏｒｅａ
Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｔ：ＸＩｏＮＧ Ｓｈｏｕｍｅｉ．ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ，Ｔｅｔ：（０１０）６２７７３７９３，Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｍｘｉｏｎｇ＠ｔｓｉｎｇｈｕａ．ｅｄｕ．ａｎ
曹尚铉 崔正吉
（韩国生产技术研究院新材料研究开发中心，仁川，韩国）
摘 要 采用铝合金ＡＤＣｌ２以及镁合金ＡＭ５０为铸件材料，并采用。阶梯”铸件进行了压铸实验．以压铸过程实际测得的温 度作为输入参数，利用自行编制的热传导反算程序计算了压铸过程铸件／铸型间的换热系数．结果表明：不同合金材料对界面换热
系数的影响主要表现在换热系数的数值以及保持较高数值所持续的时间上，而对换热系数曲线的形状影响不大；随着高速速度的增
Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｙ Ｔｏｙｏ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ＆Ｍｅｔａｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，（Ｎｏ．ｏｓ０３Ｊｍ，Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ
ｏｆ Ｃｈｉｎａ（Ｎｏ．５０６７５１１４ １ ａｎｄ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｂａｓｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒａｍ ｏｆ Ｃｈｉｎａ
ＧＵｏ Ｚｈｉｐｅｎｇ．ＸＩｏＮＧ Ｓｈｏｕｍｅｉ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｔｓｉｎｇｈｕａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８４
第４４卷 ２００８年４月
第４期 第４３３—４３９页
金属学跋
ＡＣＴＡ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ
Ｖｏｌ·４４ Ｎｏ．４ Ａｐｒ．２００８ ＰＰ．４３３－４３９
合金材料以及工艺参数对压铸过程中 铸件／铸型界面换热系数的影响
郭志鹏 熊守美
（清华大学机械工程系先进成形制造教育部重点实验室，北京１０００８４）
文献标识码 Ａ
文章编号 ０４１２—１９６１（２００８）０４一０４３３一０７
ＥＦＦＥＣＴＳ ｏＦ ＡＬＬｏＹ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ ＡＮＤ ＰＲｏＣＥＳ Ｓ ＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳ ｏＮ ＴＨＥ ＨＥ√如［’ＴＲＡＮＳＦＥＲ
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ＩＮ ＨＩＧＨ ＰＲＥＳＳＵＲＥ ＤＩＥ ＣＡＳＴＩＮＧ