一种镁合金石膏型气体保护阻燃效果实验设备及实验方法技术

本发明专利技术涉及一种镁合金石膏型气体保护阻燃效果实验设备及实验方法，属于合金熔炼浇注领域，本发明专利技术的实验设备内包括陶瓷棒、第一加热及控温装置、石膏型、陶瓷腔，石膏型具有多个镁液流入孔和通气孔，镁液流入孔与陶瓷通道一一对应，石膏型经陶瓷通道分别与陶瓷腔相通，通气孔位于石膏型顶端，用于与实验设备相通，实验设备分别与抽真空系统和保护气体注入系统相连。采用本发明专利技术的技术方案进行实验，便于对罐中负压和保护气体流量进行精确测量，以确保镁合金铸件生产安全性和薄壁件精密成形，适应于气体保护下镁合金铸件低压铸造的工艺参数实验。本发明专利技术的实验环境与气体保护下镁合金低压铸造浇注环境相似度高，操作性好，且安全可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种阻燃效果实验技术，尤其涉及一种镁合金石膏型气体保护阻燃效果实验设备及实验方法，属于合金熔炼浇注领域。
技术介绍
镁合金因具有比重轻(与塑料相近)、比强度高、比刚度接近于铝合金、阻尼性、导热性、切削加工性、铸造性能好，电磁屏蔽能力强、尺寸稳定、资源丰富、容易回收等一系列优点，在汽车工业、通讯电子和航空航天等领域有着广泛的应用空间。近年来，随着汽车行业的轻量化，环保化需求以及镁合金研发技术和回收利用技术的不断进步，促进了镁合金应用的快速发展。由于镁合金熔体活性高，铸造过程中很容易发生燃烧，因此，铸造过程中必须对液面进行阻燃处理。在现有镁合金液面保护方法中，气体保护具有阻燃效果好、保护方法简单、快捷等特点，特别适合于镁合金铸造。上海交通大学专利技术了一种镁合金熔体气体保护方法，所述方法包括在镁合金进行熔炼、撇去熔体表面浮渣、搅拌、精炼、扒渣、浇注的同时进行喷吹气体保护的步骤。清华大学专利技术了一种防止镁合金氧化燃烧的气体保护方法，所述方法是在熔炼镁或镁合金的同时，在熔炼炉内通入由六氟丙烯气体和稀释气体组成的混合气体进行熔炼保护。清华大学和贵州安吉航空精密铸造有限责任公司专利技术了一种镁合金熔模铸造气体保护装置，该装置为一罩体，其壁面上靠近开口端设置有进气孔，而靠近封闭端设置有出气孔，并在其上设置有浇口窗及浇口窗盖板，以上专利技术，均没有考虑铸造过程中保护气体流量对流动液面阻燃效果的影响。河南理工大学专利技术了一种镁合金石膏型的铸造方法，该方法包括：将镁合金熔炼除渣；将石膏铸型预热；用1-10％六氟化硫和90-99％氩气的混合气体、1～5Kpa的气压对下罐进行1～2分钟打压；对上罐抽真空,达到规定负压值,将1-10％六氟化硫和90-99％氩气的混合气体注入上罐,升到规定负压值；用压力为10～80KPa的气压对下罐进行加压,实现加压浇注。镁合金复杂薄壁件石膏型铸造采用气体保护时，由于石膏型腔中充满保护气体，镁合金充型时，液面前沿保持适当的保护气体背压便于对熔体进行保护，但是背压不能过大，否则对液面推进形成阻力，从而影响熔体对型腔细节部位的复制以及造成冷隔、汇流焊缝等充型缺陷。但是镁合金石膏型浇注是在密封环境下进行，液面阻燃效果不便于观察，且镁液较多。
技术实现思路
为克服现有技术中由于保护气体加入量不当而导致镁合金复杂薄壁件难以成形及冷隔、汇流焊缝较多的技术问题，本专利技术提供一种镁合金石膏型气体保护阻燃效果实验设备及实验方法。本专利技术的具体技术方案中一种镁合金石膏型气体保护阻燃效果实验设备，其特征在于，所述实验设备内部具有腔体，所述腔体内具有陶瓷棒、第一加热及控温装置、石膏型、陶瓷腔，所述陶瓷棒与所述陶瓷腔匹配，能够插入所述陶瓷腔内，并且能够在所述陶瓷腔内做上下运动，所述陶瓷腔用于容纳用于浇注的熔体，所述石膏型设置于所述陶瓷腔外侧，并置于所述第一加热及控温装置内，所述石膏型内置石膏型腔，石膏型腔内设有多个镁液流入孔和通气孔，所述多个镁液流入孔分别与多个陶瓷通道一一对应连通，所述石膏型腔经所述陶瓷通道分别与所述陶瓷腔相通，所述通气孔位于所述石膏型腔顶端，用于与实验设备内部腔体相通，所述实验设备分别与抽真空系统和保护气体注入系统相连。更进一步地，所述通气孔的孔大小可调节。更进一步地，所述陶瓷通道分别设有陶瓷过滤网。更进一步地，所述陶瓷腔外侧与所述石膏型接触面为圆锥状结构，所述石膏型设置在所述陶瓷腔的外圆锥面上。更进一步地，所述实验设备的上部设有密封盖板，用于与外部隔离，所述密封盖板上设有观察窗和气压表。更进一步地，所述陶瓷通道为对称分布，所述实验设备还包括液面扰动毛细管、坩埚和第二加热及控温装置，所述液面扰动毛细管与所述陶瓷腔相通，所述坩埚位于所述第二加热及控温装置内，所述坩埚设有坩埚倾转机构，所述坩埚和所述第二加热及控温装置具有陶瓷水口，所述陶瓷水口置于所述陶瓷腔上方。更进一步地，所述第一陶瓷通道置于所述石膏型的型腔上端，所述第二陶瓷通道置于所述石膏型的型腔下端，所述实验设备还包括陶瓷密封板，所述陶瓷密封板放置在所述陶瓷腔的上端。本专利技术的具体技术方案中一种利用上述镁合金石膏型气体保护阻燃效果实验设备进行实验的方法，其特征在于，所述方法包含如下步骤：步骤1、将镁合金熔化并精炼获得相应熔体；步骤2、在步骤1中制得的熔体液面上施加保护剂，并将熔体温度控制在700℃～750℃；步骤3、将陶瓷腔和石膏型通电加热，温度控制在100℃～300℃；步骤4、向实验设备内部腔体注入SF6气体，SF6气体流量为3-5mL/s，压力增加至10-30KPa时，将步骤2中获得的熔体快速浇入陶瓷腔；步骤5、浇注结束后，记录液面前沿气压变化，并提取液面前沿气体进行成分分析；步骤6、液面稳定后，缓慢扰动液面，观察液面阻燃效果；步骤7、当步骤6中的熔体从陶瓷腔流入石膏型后，立即提取陶瓷棒端面上的氧化膜。本专利技术的具体技术方案中一种利用上述镁合金石膏型气体保护阻燃效果实验设备进行实验的方法，其特征在于，所述方法包含如下步骤：步骤1、将镁合金熔化并精炼获得相应熔体；步骤2、待步骤1中制得的熔体温度达到700℃～750℃时，将熔体浇入陶瓷腔中并施加保护剂，同时对石膏型通电加热，温度控制在100℃～300℃；步骤3、对实验设备内部腔体缓慢抽真空，负压达到-10KPa到-20KPa时，注入SF6气体，SF6气体流量为3-5mL/s，最终压力维持在负压-5KPa到-10KPa；步骤4、缓慢将步骤2中的熔体送入石膏型中充型，制得试件；步骤5、待两侧试件凝固后，提取陶瓷棒端面上的氧化膜，并对石膏型内浇注试件进行分析。本专利技术所提供的一种镁合金石膏型气体保护阻燃效果实验设备及实验方法具有如下优点：一、能够测试不同保护气氛液面扰动下的阻燃效果，通过对氧化保护膜厚度和相组成分析，获得镁合金液面最佳阻燃效果时保护气体流量，从而避免镁合金液充型时因氧化而在熔体中产生氧化夹杂等。二、能够进行密闭负压环境下阻燃效果实验，通过对试样表面附着颗粒的XRD检测、试样纵、横截面显微组织分析和内部夹杂分析等，获得罐中负压和保护气体流量对试样表面氧化及熔体流动性的影响规律，为实际铸造时提供最佳罐中负压和保护气体流量以有利于薄壁件的精密成形。因此采用本专利技术的实验设备及实验方法，便于对罐中负压和保护气体流量进行精确测量，以确保镁合金铸件生产安全性和薄壁件精密成形，适应于气体保护下镁合金铸件低压铸造的工艺参数实验。按该实验设备及实验方法进行镁合金气体保护实验，实验环境与气体保护下镁合金低压铸造浇注环境相似度高，操作性好，且安全可靠。附图说明图1为本专利技术实施例一的实验设备的结构图；图2为本专利技术实施例一的实验设备局部放大图；图3为本专利技术实施例二的实验设备的结构图。具体实施方式下面结合说明书附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例一：如图1和图2所示，本实施例记载了一种镁合金石膏型气体保护阻燃效果实验设备，该实验设备1内置有陶瓷棒6、加热及控温装置9、陶瓷腔13、石膏型11、坩埚16、加热及控温装置19。陶瓷棒6与陶瓷腔13相匹配，并置于陶瓷腔13内，并可在陶瓷腔13内上下运动，陶瓷腔13的内侧为圆柱状，陶瓷腔13的外侧为上小本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁合金石膏型气体保护阻燃效果实验设备，其特征在于，所述实验设备(1)内部具有腔体，所述腔体内具有陶瓷棒(6)、第一加热及控温装置(9)、石膏型(11)、陶瓷腔(13)，所述陶瓷棒(6)与所述陶瓷腔(13)匹配，能够插入所述陶瓷腔(13)内，并且能够在所述陶瓷腔(13)内做上下运动，所述陶瓷腔(13)用于容纳用于浇注的熔体，所述石膏型(11)设置于所述陶瓷腔(13)外侧，并置于所述第一加热及控温装置(9)内，所述石膏型(11)内置石膏型腔(14)，石膏型腔(14)内设有多个镁液流入孔和通气孔，所述多个镁液流入孔分别与多个陶瓷通道(10、15)一一对应连通，所述石膏型腔(14)经所述陶瓷通道(10、15)分别与所述陶瓷腔(13)相通，所述通气孔位于所述石膏型腔(14)顶端，用于与实验设备(1)内部腔体相通，所述实验设备(1)分别与抽真空系统和保护气体注入系统相连。

【技术特征摘要】
1.一种镁合金石膏型气体保护阻燃效果实验设备，其特征在于，所述实验设备(1)内部具有腔体，所述腔体内具有陶瓷棒(6)、第一加热及控温装置(9)、石膏型(11)、陶瓷腔(13)，所述陶瓷棒(6)与所述陶瓷腔(13)匹配，能够插入所述陶瓷腔(13)内，并且能够在所述陶瓷腔(13)内做上下运动，所述陶瓷腔(13)用于容纳用于浇注的熔体，所述石膏型(11)设置于所述陶瓷腔(13)外侧，并置于所述第一加热及控温装置(9)内，所述石膏型(11)内置石膏型腔(14)，石膏型腔(14)内设有多个镁液流入孔和通气孔，所述多个镁液流入孔分别与多个陶瓷通道(10、15)一一对应连通，所述石膏型腔(14)经所述陶瓷通道(10、15)分别与所述陶瓷腔(13)相通，所述通气孔位于所述石膏型腔(14)顶端，用于与实验设备(1)内部腔体相通，所述实验设备(1)分别与抽真空系统和保护气体注入系统相连。2.根据权利要求1所述的镁合金石膏型气体保护阻燃效果实验设备，其特征在于，所述通气孔的孔大小可调节。3.根据权利要求1所述的镁合金石膏型气体保护阻燃效果实验设备，其特征在于，所述陶瓷通道(10、15)分别设有陶瓷过滤网。4.根据权利要求1所述的镁合金石膏型气体保护阻燃效果实验设备，其特征在于，所述陶瓷腔(13)外侧与所述石膏型(11)接触面为圆锥状结构，所述石膏型(11)设置在所述陶瓷腔(13)的外圆锥面上。5.根据权利要求1所述的镁合金石膏型气体保护阻燃效果实验设备，其特征在于，所述实验设备(1)的上部设有密封盖板(4)，用于与外部隔离，所述密封盖板(4)上设有观察窗(2)和气压表(3)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的镁合金石膏型气体保护阻燃效果实验设备，其特征在于，所述陶瓷通道(10、15)为对称分布，所述实验设备(1)还包括液面扰动毛细管(8)、坩埚(16)和第二加热及控温装置(19)，所述液面扰动毛细管(8)与所述陶瓷腔(13)相通，所述坩埚(16)位于所述第二加热及控温装置(19)内，所述坩埚...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宝忠，范燕平，王狂飞，张宝庆，王有超，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41