重力浇铸模拟试验台制造技术

本实用新型专利技术公开了一种重力浇铸模拟试验台，包括底座、浇包架、试验浇包、倾倒装置、振动台、模拟砂箱和测量装置。本实用新型专利技术可选用水、泥浆或甘油等作为介质模拟液态金属，主要用于铸造成型过程中的充型过程的水力模拟试验、浇铸规律模拟试验和振动浇铸模拟试验。所述的试验浇包通过倾倒装置驱动实现重力浇铸，在模拟砂箱内安装不同的浇注系统和铸型可开展充型试验；试验结果可通过测量装置、振动台、模拟砂箱和试验浇包中安装的传感器获取，且试验参数可由计算机自动采集、转换。本实用新型专利技术可以根据不同的工况、浇注系统和铸型有针对性地制定试验方案，得到有规律的结论，且具有研究不受环境和场地等因素的制约，易于操作、成本低等诸多优点。

【技术实现步骤摘要】
重力浇铸模拟试验台
本技术属于铸造试验设备
，特别涉及一种重力浇铸模拟试验台。
技术介绍
传统铸造生产中目前仍然是根据经验来确定流量系数、流速等铸造工艺参数及合理的浇注系统，这对于重大复杂及批量大的一些铸件是非常不够的，也是不科学的，铸件废品率居高不下，常常造成重大经济损失。在铸造生产中浇铸时铁水或钢水需要用浇包转到生产线上，对准浇注口把浇包中的铁水或钢水倒在浇铸工件的浇口杯中，冷却后经过落砂清理形成铸件。目前，浇铸铁水或钢水是由工人手抬或行车吊运沉重的浇包，从高频电炉处接铁水或钢水，再把铁水或钢水与浇包移到浇铸地点，两人或多人配合，将浇包慢慢地倾斜，将浇包中的铁水或钢水倾倒在工件的浇注口中。此种方法不便于现场教学或试验研究，主要制约因素有：(1)受到用电的限制，一般铸造生产都在夜间进行，不便于开展参与人数较多的教学或需要调试的试验研究；(2)铸造现场工作环境差。铁水或钢水的温度高达1500℃左右，其工作环境温度在40℃以上，安全隐患大；(3)工作环境危险，时刻要小心铁水或钢水飞溅，现场工作人员的人身安全保障存在隐患；(4)现场浇铸全程周期较长，浇铸速度慢；(5)现场浇铸试验成本高。在涉及铸造过程的教学、研究方面，铸造成型方面的教学都是基于教师或师傅的口述和视频教学，很少有学生可切身体会铸造的过程，导致对铸造方面的很多知识仅停留在纸上谈兵的阶段。而且到现场参观受到参观时机安排、现场接受参观的条件、安全管理以及交通等诸多限制，一次教学往往要花费很多的时间和精力在筹备和组织上。不仅增加了组织筹备的工作量，提高了教学成本，而且铸造现场教学还存在一定的安全隐患和管理难度。因此，数值模拟和以水力模拟为主的物理相似模拟试验成为替代现场浇铸试验进行教学和科研试验的一种主要手段。同时，随着铸造生产技术的发展、测试技术和计算机在铸造生产和研究中的应用，以及对铸件质量要求的提高，迫切需要在实验室通过物理模拟和数学模拟的方法，对铸造生产的主要过程——充型过程和凝固过程，进行精确的测量，研究其规律、得出定性和定量的数学公式。从而能够测出一些未知的现象，并以实验室中所得到的规律去指导和控制生产过程，提高铸件的质量和产量，进而取得更好的经济效益。基于计算机的数值模拟方法尽管具有一定的参考价值，但是误差较大，且很多工艺参数无法通过计算机模拟的方法获取。国外一些工厂从上世纪70年代就开始对于重大、复杂和批量较大的铸件，已经普遍地先在实验室中用水模拟的方法研究充型过程及浇注系统，找出其规律，确定最合理的工艺方案，然后进行生产，以取得最佳的经济效果。水模拟技术已成为铸件铸造工艺优化设计中常用的研究方法,理想的铸造工艺设计可有效地减轻液态金属充型过程中的卷气和夹杂倾向。研究过程不仅在于流动过程的显示和对计算机数值模拟过程的补充，而且随着近代计算机技术、图像处理技术以及激光技术的发展，如利用PIV等液体流场可视化技术，利用计算机图形图像学高速有效的算法，对获得的流场图像进行定量化研究。但对水模拟过程与液态金属充型过程的相似性有更高的要求，对水模拟的试验台设计提出了更高的要求，从而提高水模拟试验结果的准确性。针对浇铸实验模拟装置和方法方面的研究，现有文献也提出了一些解决方案。例如，申请号为201210591733.8的中国专利公开了一种能实时显示钢水浇铸过程重要数据的系统，由称重单位、接收机、工控机、现场大屏幕和无线遥控手操盒组成，在浇铸过程中通过模拟传感器不间断测量钢水的重量变化，传感器的模拟信号转换成数字信号，通过无线数字发射模块不停地发射到现场，适合于现场大型铸件生产使用，不适合于具有多参数测量要求的试验研究。申请号为201410482876.4的中国专利公开了一种浇注沥青移动式加热搅拌试验室小型模拟机，包括机体、轮子、搅拌轴、搅拌缸、搅拌叶片、连接臂、电机和变速器，用于生产少量的混合料，并在室内试验检测MA沥青混合料的流动度、硬度和动稳定度等性能参数；申请号为201621049701.5的中国技术专利公开了一种灌注桩浇注过程模拟的模型试验装置，包括金属架平台、金属漏斗、导管和桩体部件，用于模拟混凝土进入到初期灌注的混凝土下面，顶托着初期灌注的混凝土及其上面的泥浆或水上升，形成连续密实的混凝土桩身的浇注过程。申请号为200920110535.9的中国技术专利公开了一种高压裂隙注浆模拟试验台，主要用于深部地层裂隙高压注浆工艺参数的研究。1992年，武汉工学院的刘晨、郭祖培在《实验技术与管理》第3期中发表了题为《SMSJ-44A型水模拟浇注系统实验台研制》论文，介绍了SMSJ-44A型水模拟浇注系统实验台，包括水箱、水箱控制台、浇注工作台、测量水箱，实验台的控制部分由液位控制仪、温度控制仪和计时仪组成，供实验时任意组合使用，全部部件均采用集成块、数字显示和数码拨盘开关等元器件，该试验台可模拟铸件浇铸过程，观察铸造过程中金属液的流动情况及缺陷等，为制定工艺方案和设计工作提供依据，但只能测量流速、流量和浇铸时间。哈尔滨工业大学的王惠光、叶荣茂、王冬在《热加工工艺》1986年第5期中发表题为《低压铸造垂直缝隙式浇注系统的充填规律及其结构影响的水模拟试验》论文，介绍了一种由有机玻璃制成的设有缝隙式浇注系统的简易浇铸试验装置，包括储液加压罐、升液管、立筒和带型腔的透明模拟铸型，用水力模拟的方法观察低压铸造生产中使用缝隙式浇注系统,金属液充填薄壁型腔的过程，在充填过程中流体质点运动规律以及铸型型腔的充填顺序，同时考察充型速度、浇注系统各单元结构、尺寸、型腔壁厚，流体粘度等有关因素对充填过程的影响，试验装置仅可以进行垂直缝隙式浇注试验模拟。大连工学院的邓肇豪、张恩涛、李福全等人1981年5月在《铸工》杂志发表题为《浇注系统的水模拟实验-浇注系统的流量系数μ》的论文中介绍了水模拟实验的方法，根据所提出的浇注系统的流量系数的数学公式，采用四种有机玻璃模型确定浇注系统的流量系数，并以电模拟的方法配合水模拟实验，绘制出流量系数曲线。赵忠兴、金光、王永臣、王连琪等人在《热加工工艺》2003年第2期中发表题为《多功能水模拟试验台的研制》论文中介绍了一种水模拟试验台，包括工作台、低压铸造水箱、主水箱、供水泵、副水箱、测量水箱、循环水泵、浇注水箱、流量调节管、升降机构、移动小车、流速仪，移动小车及其上面水箱可前后左右运动，浇注水箱的升降由丝杠和带转轮的丝母靠手动来实现，该试验台可用于流量系数的测定和进行充型试验，不能进行浇铸规律模拟试验。现有技术的显著缺点是，缺乏有效的室内重力铸造模拟试验装置，尤其是缺乏可以同时具备开展重力浇铸规律模拟试验、充型过程水力模拟试验和振动浇铸试验的综合试验台，受环境影响较大，可测量参数较少，且不便操作，不能满足对铸造成型的重力浇铸模拟试验需要，不能根据各种不同的工况有针对性地制定试验及研究方案。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种重力浇铸模拟试验台，能够用于铸造成型过程中的重力浇铸模拟教学和试验研究，可在教室或实验室开展，不受环境、时间和场地的影响，既保证了试验的真实性，又保证教学或试验的顺利进行，同时具有极高的经济性和安全性，降低了试验成本，可克服现有技术的缺陷。本技术所要解决的技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重力浇铸模拟试验台，包括底座、浇包架、试验浇包、倾倒装置、振动台、模拟砂箱和测量装置，其特征在于：所述的浇包架位于底座的中部，且与底座通过螺钉相固连；所述的试验浇包安装在浇包架上，试验浇包的两侧与浇包架通过铰链相连接；所述的倾倒装置位于底座的后方，所述的倾倒装置的底部固定安装在底座上，所述的倾倒装置的前端与试验浇包通过铰链相连接；所述的振动台位于底座的前端，且与底座固连；所述的模拟砂箱固定安装在振动台的顶部；所述的测量装置位于底座的前方一侧，所述的测量装置通过滑块固定安装在底座上，且可沿着底座前后移动；所述的浇包架包括中立柱、顶梁、横梁和升降装置，所述的中立柱有四根，且对称固定安装在底座上，所述的顶梁固定安装在左右两根中立柱的顶部，所述的横梁安装在前后两根中立柱之间，所述的横梁与中立柱之间通过移动副相连接，且可沿着中立柱上下滑移，在横梁的中部还设有回转销轴；所述的升降装置有两个，且对称布置在底座的左右两侧，所述的升降装置的底部与底座固连，升降装置的顶部与横梁通过铰链相连接；在横梁的回转销轴上还设有三维力传感器和角度传感器；在所述的试验浇包的顶部前方设有浇包嘴，在所述的试验浇包中部两侧均设有固定销轴套；在所述的固定销轴套的上下两侧分别设有侧上T型槽和侧下T型槽，在所述的侧上T型槽和侧下T型槽外分别固定安装有上活动销轴套和下活动销轴套，所述的上活动销轴套和下活动销轴套均通过T型螺钉与试验浇包相连接；在所述的试验浇包的后侧面上还设有后上T型槽和后下T型槽；在所述的后上T型槽和后下T型槽外分别固定安装有上耳座和下耳座，且所述的上耳座和下耳座均通过T型螺钉与试验浇包相连接；所述的试验浇包通过固定销轴套或上活动销轴套或下活动销轴套与横梁上的回转销轴相连接；在所述的试验浇包内设有温度传感器、电加热器和电加热温控器；所述的倾倒装置包括后立柱、上伸缩杆和下伸缩杆，所述的后立柱的底部固定安装在底座上，在所述的后立柱的前侧面上设有刻度尺；所述的上伸缩杆的后端通过铰链与后立柱相连接，上伸缩杆的前端通过铰链与上耳座相连接；所述的下伸缩杆的后端通过铰链与后立柱相连接，下伸缩杆的前端通过铰链与下耳座相连接；在所述的模拟砂箱的顶部中间设有浇口杯，在所述的模拟砂箱的顶部前方设有两个对称布置的明冒口，在所述的模拟砂箱内设有试验用可更换的浇注系统和铸型，在所述的浇口杯内设有流速仪；所述的测量装置包括测量支架、高速摄像机和激光位移传感器，所述的测量支架的底部通过滑块固定安装在底座上，且可沿着底座前后移动，在测量支架的底部还设有锁紧螺钉；所述的高速摄像机安装在测量支架的上端，且与测量支架之间通过倾角可调节支座相连接；所述的激光位移传感器位于高速摄像机的下方，所述的激光位移传感器通过其尾部的T型可锁紧螺钉安装在测量支架上。...

【技术特征摘要】
1.一种重力浇铸模拟试验台，包括底座、浇包架、试验浇包、倾倒装置、振动台、模拟砂箱和测量装置，其特征在于：所述的浇包架位于底座的中部，且与底座通过螺钉相固连；所述的试验浇包安装在浇包架上，试验浇包的两侧与浇包架通过铰链相连接；所述的倾倒装置位于底座的后方，所述的倾倒装置的底部固定安装在底座上，所述的倾倒装置的前端与试验浇包通过铰链相连接；所述的振动台位于底座的前端，且与底座固连；所述的模拟砂箱固定安装在振动台的顶部；所述的测量装置位于底座的前方一侧，所述的测量装置通过滑块固定安装在底座上，且可沿着底座前后移动；所述的浇包架包括中立柱、顶梁、横梁和升降装置，所述的中立柱有四根，且对称固定安装在底座上，所述的顶梁固定安装在左右两根中立柱的顶部，所述的横梁安装在前后两根中立柱之间，所述的横梁与中立柱之间通过移动副相连接，且可沿着中立柱上下滑移，在横梁的中部还设有回转销轴；所述的升降装置有两个，且对称布置在底座的左右两侧，所述的升降装置的底部与底座固连，升降装置的顶部与横梁通过铰链相连接；在横梁的回转销轴上还设有三维力传感器和角度传感器；在所述的试验浇包的顶部前方设有浇包嘴，在所述的试验浇包中部两侧均设有固定销轴套；在所述的固定销轴套的上下两侧分别设有侧上T型槽和侧下T型槽，在所述的侧上T型槽和侧下T型槽外分别固定安装有上活动销轴套和下活动销轴套，所述的上活动销轴套和下活动销轴套均通过T型螺钉与试验浇包相连接；在所述的试验浇包的后侧面上还设有后上T型槽和后下T型槽；在所述的后上T型槽和后下T型槽外分别固定安装有上耳座和下耳座，且所述的上耳座和下耳座均通过T型螺钉与试验浇包相连接；所述的试验浇包通过固定销轴套或上活动销轴套或下活动销轴套与横梁上的回转销轴相连接；在所述的试验浇包内设有温度传感器、电加热器和电加热温控器；所述的倾倒装置包括后立柱、上伸缩杆和下伸缩杆，所述的后立柱的底部固定安...

【专利技术属性】
技术研发人员：王成军，窦海石，郑艳，李龙，郭永存，沈豫浙，余汉伟，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：新型
国别省市：安徽,34