一种实现砂粒流动数据可视化采集的冷芯盒模具制造技术

技术编号:21444046 阅读:33 留言:0更新日期:2019-06-26 02:04
本发明专利技术属于射砂制芯相关技术领域,并具体公开了一种实现砂粒流动数据可视化采集的冷芯盒模具,其中模具单元包括依次连接的第一透明盖板、金属芯盒和第二透明盖板,所述金属芯盒上设置有射砂孔和排气塞;密封单元中第一密封垫圈置于金属芯盒与第一透明盖板之间,第二密封垫圈置于金属芯盒和第二透明盖板之间;固定单元将模具单元和密封单元紧固连接,防止射砂过程中发生漏气。本发明专利技术将金属芯盒的两侧设计为可拆卸式的透明盖板用来观察砂粒在射砂过程中的流动情况,从而实现流动数据的可视化采集,同时通过设置密封单元和固定单元,在实现模具易拆卸的前提下能够保证较好的密封性。

【技术实现步骤摘要】
一种实现砂粒流动数据可视化采集的冷芯盒模具
本专利技术属于射砂制芯相关
,更具体地,涉及一种实现砂粒流动数据可视化采集的冷芯盒模具。
技术介绍
射砂制芯是一种利用射砂机的高压气体将型砂均匀地射入砂箱型腔进行充填紧实,制备所需砂芯的制芯工艺。由于该工艺中芯砂充填速度快,紧实度高,射芯效率高,因此在铸造过程中获得了广泛的应用。射砂过程中射砂机工艺参数的变化、冷芯盒模具结构、芯砂颗粒及粘结剂特性等都对芯砂的流动性起着非常重要的影响,而芯砂颗粒在模具中的流动性直接决定着砂芯的质量。因此,研究射芯工艺中砂粒在芯盒内的填充流动过程是十分必要的。随着射芯工艺和计算机模拟技术的发展,国内外研究均在利用计算机模拟技术描述射砂过程取得了极大进展。然而实际的冷芯盒射砂制芯过程通常采用不透明的金属模具,目前的设备无法直接观察砂粒在芯盒中的填充过程,很难直接验证计算机模拟结果的准确性。同时,传统冷芯盒模具需要设计顶出机构,芯砂粘结后不便于取出和清洗,不易于进行大量重复性射砂模拟实验。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求,本专利技术提供了一种实现砂粒流动数据可视化采集的冷芯盒模具,其中通过在金属芯盒两侧设置第一透明盖板和第二透明盖板,并对其关键组件如模具单元、密封单元和固定单元的结构及其具体设置方式进行研究和设计,相应的可有效解决射砂制芯过程中无法直接观察砂粒填充过程的问题,同时还具备密封性良好的优点,因而尤其适用于射砂模拟实验的应用场合。为实现上述目的,本专利技术提出了一种实现砂粒流动数据可视化采集的冷芯盒模具,包括模具单元、密封单元和固定单元,其中:所述模具单元包括依次连接的第一透明盖板、金属芯盒和第二透明盖板,所述金属芯盒上设置有射砂孔和排气塞,砂粒从所述射砂孔进入所述金属芯盒中,通过控制所述排气塞的开关探究气体流动对砂粒流动的影响;所述密封单元包括第一密封垫圈和第二密封垫圈,所述第一密封垫圈置于所述金属芯盒与第一透明盖板之间,所述第二密封垫圈置于所述金属芯盒和第二透明盖板之间,并且所述第一密封垫圈和第二密封垫圈的形状与金属芯盒的形状相匹配,从而保证射砂过程的可视化;所述固定单元将所述模具单元和密封单元紧固连接,防止射砂过程中发生漏气。作为进一步优选地,所述金属芯盒的高度与宽度之比为1:0.2~1:0.5。作为进一步优选地,所述第一透明盖板和第二透明盖板的厚度为10mm~20mm。作为进一步优选地,所述第一密封垫圈和第二密封垫圈的厚度为1mm~3mm。作为进一步优选地,所述第一透明盖板和第二透明盖板采用透光率达到92%以上的无色PMMA有机玻璃制成,所述第一密封垫圈和第二密封垫圈采用硅胶材料制成。作为进一步优选地,所述模具单元和密封单元上开设有均匀分布的通孔用于放置所述固定单元中的紧固件,所述通孔的间距为所述通孔直径的3倍~5倍,从而实现紧固力的均匀分布。作为进一步优选地,所述金属芯盒的型腔主体结构以射砂方向为轴对称,所述排气塞以射砂方向为轴对称布置。作为进一步优选地,所述金属芯盒的型腔主体结构呈中心对称,所述排气塞以射砂方向为轴对称布置。作为进一步优选地,所述冷芯盒模具还包括高速摄像机,用于实时记录金属芯盒内砂粒的流动过程,采集相应的流动数据。总体而言,通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比,主要具备以下的技术优点:1.本专利技术将金属芯盒的两侧设计为可拆卸式的透明盖板用来观察砂粒在射砂过程中的流动情况,从而实现流动数据的可视化采集,同时通过设置密封单元和固定单元,在实现模具易拆卸的前提下能够保证较好的密封性,因此本专利技术提供的实现砂粒流动数据可视化采集的冷芯盒模具具有结构简单、密封良好、可视化程度高、砂芯易起模、芯盒易拆卸等优点,适用于射砂制芯过程中砂粒流动数据的定量化采集;2.尤其是,本专利技术通过优化金属芯盒的形状、透明盖板的材质和厚度,能够在保证模具结构强度的同时提高金属芯盒的亮度,从而便于数据的可视化采集;3.同时,本专利技术选择1mm~3mm的密封垫圈用来密封金属芯盒,在不影响砂芯尺寸精度的前提下能保证较好的密封性;4.此外,本专利技术通过设置模具单元上的通孔间距为通孔直径的3倍~5倍,可实现紧固力的均匀分布,避免由于紧固造成透明盖板变形而降低模具的密封性;5.本专利技术设计金属芯盒的形状为轴对称或中心对称,并将排气塞以射砂方向为轴对称布置,从而能够在一次实验中通过控制单侧排气塞的开闭实现不同工况的对比测试,减少实验次数、提高测试效率。附图说明图1是本专利技术提供的实现砂粒流动数据可视化采集的冷芯盒模具的结构示意图;图2是优选实施例中实现砂粒流动数据可视化采集的冷芯盒模具的内部结构示意图;图3是优选实施例中实现砂粒流动数据可视化采集的冷芯盒模具的俯视图;图4是优选实施例中实现砂粒流动数据可视化采集的冷芯盒模具的侧视图;图5是优选实施例中采用的砂粒流动数据采集方法的示意图。在所有附图中,相同的附图标记用来表示相同的元件或结构,其中:1-金属芯盒,2-第一透明盖板,2’-第二透明盖板,3-射砂孔,4-螺栓,5-型腔,6-第一密封垫圈,7-第二密封垫圈,8-通孔,9-螺母,10-金属垫圈,11-高速摄像机。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术,并不用于限定本专利技术。此外,下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。如图1~4所示,本专利技术优选实施例提出了一种实现砂粒流动数据可视化采集的冷芯盒模具,包括模具单元、密封单元和固定单元,其中:模具单元用于实现射砂制芯,包括依次连接的第一透明盖板2、金属芯盒1和第二透明盖板2’,金属芯盒1可为单层或多层,并且其型腔5的形状与待研究砂芯的形状相对应,金属芯盒1上设置有射砂孔3和排气塞,砂粒从射砂孔3进入金属芯盒1中,通过从上至下,从中心向两侧的方式填充型腔5,通过控制排气塞的开关探究气体流动对砂粒流动的影响;密封单元用于保证金属芯盒1的密封状态,防止射砂过程中发生漏气,其包括第一密封垫圈6和第二密封垫圈7,第一密封垫圈6置于金属芯盒1与第一透明盖板2之间,第二密封垫圈7置于金属芯盒1和第二透明盖板2’之间,并且第一密封垫圈6和第二密封垫圈7的形状与金属芯盒1的形状相匹配,从而保证射砂过程的可视化;固定单元将模具单元和密封单元紧固连接,防止射砂过程中发生漏气;更具体地,固定单元优选采用螺栓4与螺母9配合,或螺柱与螺母9配合,并且螺栓4、螺母9与第一透明盖板2、第二透明盖板2’之间设置有金属垫圈10,模具单元和密封单元上设置有同轴的通孔用于安装螺栓4或螺柱。进一步,金属芯盒1的高度与宽度之比优选为1:0.2~1:0.5,从而保证射砂过程中金属芯盒1内的进光量。进一步,透明盖板过厚会导致进光量的减少,无法准确观测金属芯盒1内砂粒的流动情况,而透明盖板过薄时强度较低,因此第一透明盖板2和第二透明盖板2’的厚度优选为10mm~20mm,保证冷芯盒模具的结构强度的同时提高金属芯盒1的亮度,并且第一透明盖板2和第二透明盖板2’优选采用透光率达到92%以上的无色PMMA有机玻璃制成。进一步,第一密封垫圈6和第二密封垫圈7优选采用硅胶材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种实现砂粒流动数据可视化采集的冷芯盒模具,其特征在于,包括模具单元、密封单元和固定单元,其中:所述模具单元包括依次连接的第一透明盖板(2)、金属芯盒(1)和第二透明盖板(2’),所述金属芯盒(1)上设置有射砂孔(3)和排气塞,砂粒从所述射砂孔(3)进入所述金属芯盒(1)中,通过控制所述排气塞的开关探究气体流动对砂粒流动的影响;所述密封单元包括第一密封垫圈(6)和第二密封垫圈(7),所述第一密封垫圈(6)置于所述金属芯盒(1)与第一透明盖板(2)之间,所述第二密封垫圈(7)置于所述金属芯盒(1)和第二透明盖板(2’)之间,并且所述第一密封垫圈(6)和第二密封垫圈(7)的形状与金属芯盒(1)的形状相匹配,从而保证射砂过程的可视化;所述固定单元将所述模具单元和密封单元紧固连接,防止射砂过程中发生漏气。

【技术特征摘要】
1.一种实现砂粒流动数据可视化采集的冷芯盒模具,其特征在于,包括模具单元、密封单元和固定单元,其中:所述模具单元包括依次连接的第一透明盖板(2)、金属芯盒(1)和第二透明盖板(2’),所述金属芯盒(1)上设置有射砂孔(3)和排气塞,砂粒从所述射砂孔(3)进入所述金属芯盒(1)中,通过控制所述排气塞的开关探究气体流动对砂粒流动的影响;所述密封单元包括第一密封垫圈(6)和第二密封垫圈(7),所述第一密封垫圈(6)置于所述金属芯盒(1)与第一透明盖板(2)之间,所述第二密封垫圈(7)置于所述金属芯盒(1)和第二透明盖板(2’)之间,并且所述第一密封垫圈(6)和第二密封垫圈(7)的形状与金属芯盒(1)的形状相匹配,从而保证射砂过程的可视化;所述固定单元将所述模具单元和密封单元紧固连接,防止射砂过程中发生漏气。2.如权利要求1所述的实现砂粒流动数据可视化采集的冷芯盒模具,其特征在于,所述金属芯盒(1)的高度与宽度之比为1:0.2~1:0.5。3.如权利要求1或2所述的实现砂粒流动数据可视化采集的冷芯盒模具,其特征在于,所述第一透明盖板(2)和第二透明盖板(2’)的厚度为10mm~20mm。4.如权利要求1~3任一项所述的实现砂粒流动数据可视化采集的...

【专利技术属性】
技术研发人员:周建新佟乐乐殷亚军计效园沈旭
申请(专利权)人:华中科技大学
类型:发明
国别省市:湖北,42

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