一种底注式测试合金热裂倾向性的实验装置及方法制造方法及图纸

一种底注式测试合金热裂倾向性的实验装置及方法，解决现有技术存在的无法判断合金热裂萌生时的临界凝固收缩力，未考虑模具预热温度和浇注温度对合金热裂敏感性影响的问题。包括上侧中部设置有浇注出液口的槽钢支座，其特征在于：浇注出液口的上方设置有试样模具，试样模具型腔内的横浇道的端部通过连接螺杆与拉力传感器相连；浇注出液口侧部设置的浇注进液口的上方设置有浇注口；槽钢支座的下侧、浇注进液口与浇注出液口之间设置有底注式浇道。其设计合理，结构紧凑，克服了现有铸造热裂倾向性评价的不足，能够测定在常规铸造工艺条件下合金热裂时的临界载荷、温度、固相率变化等参数，可为铸造工艺设计提供指导。

An experimental device and method for testing hot cracking tendency of alloy by bottom injection

【技术实现步骤摘要】
一种底注式测试合金热裂倾向性的实验装置及方法
本专利技术属于合金铸造
，具体涉及一种能够测定在常规铸造工艺条件下合金热裂时的临界载荷、温度、固相率变化参数，金属液充型平稳、迅速，挡渣能力强，适用范围广的底注式测试合金热裂倾向性的实验装置及方法。
技术介绍
热裂是铸造合金常见的缺陷，导致合金性能降低、增加断裂裂纹源，甚至使合金无法采用铸造技术进行生产。解决热裂问题的关键是得出热裂产生机制，从而采取消除或减轻热裂的相应措施。目前，有关热裂问题的研究工作一直在进行，提出了多种热裂机制；但是，依此得出过的各种热裂预测准则，却与实际均存在偏差或局限，还不能很好地指导生产实践。分析其中的原因，主要是高温金属液凝固后期，液膜特性对热裂的萌生与扩展起重要作用；然而，液膜特性影响因素众多，现在还没有一种有效的手段来进行直接检测，其特性不能很好地表征，直接影响了各种热裂预测准则的准确性。因此，开展高温金属液凝固后期晶间液膜特性的研究，对进一步认识热裂机制、并发展更为准确的预测准则，具有重要的理论意义和工程价值。近年来，铸件向轻、薄、形状复杂的方向发展，这就对如何减轻铸件的热裂倾向提出了更高的要求。现阶段研究人员设计开发的一些评定合金热裂倾向性的实验方法主要有：热裂环法、临界尺寸法以及临界载荷法等。实验过程中所使用的热裂测试装置基本上是利用铸件自身的凝固收缩原理来设计的，但是，这些装置大多用于研究热裂倾向性较大的合金体系，对于热裂倾向小的合金体系而言，这些装置就很难准确获取热裂形成过程中的一些相关信息和数据，并且无法判断合金热裂萌生时的临界凝固收缩力。另外，现有的热裂倾向性的测试也未能考察模具预热温度，浇注温度等对合金热裂敏感性的影响。故有必要对现有技术的测试合金热裂倾向性的方式和实验装置予以改进。
技术实现思路
本专利技术就是针对上述问题，提供一种能够测定在常规铸造工艺条件下合金热裂时的临界载荷、温度、固相率变化参数，金属液充型平稳、迅速，挡渣能力强，适用范围广的底注式测试合金热裂倾向性的实验装置及方法。本专利技术所采用的技术方案是：该底注式测试合金热裂倾向性的实验装置包括槽钢支座，其特征在于：所述槽钢支座上侧的中部设置有浇注出液口，浇注出液口的侧部设置有浇注进液口；所述浇注进液口的上方设置有浇注口，所述浇注出液口的上方设置有试样模具，试样模具型腔内的横浇道的端部通过连接螺杆与拉力传感器相连；所述槽钢支座的下侧、浇注进液口与浇注出液口之间，设置有底注式浇道。所述槽钢支座由十字型支座主体构成，十字型支座主体的四个固定连接台的外侧端部，分别设置有若干个角钢调位连接孔；用于安装所述拉力传感器的连接角钢通过角钢固定孔与固定连接台上、相应位置的角钢调位连接孔相连，拉力传感器的一端与连接角钢上的传感器连接孔相连，拉力传感器的另一端与连接螺杆的一端相连。以便于拉力传感器安装位置的灵活调整，提升装置的适用性。所述试样模具为分体组装式结构，由结构相同的三叉管Ⅰ、三叉管Ⅱ、三叉管Ⅲ和三叉管Ⅳ构成，且各三叉管均包括弧形拼接管体，弧形拼接管体的下部设置有拼接固定座，弧形拼接管体的两侧分别设置有横向支管；四个三叉管的弧形拼接管体围合构成的充型型腔与相邻两个横向支管围合构成的各横浇道相连通，横浇道的端部分别设置有螺杆插孔；同时，充型型腔的下端与槽钢支座中部的浇注出液口相连，充型型腔的上端设置有补缩冒口。以利用与浇注出液口相连通的充型型腔，使高温金属液进入到各横向支管的横浇道内；同时，试样模具的多块分体组装式结构便于模具的安装和拆卸，且利于维护。所述各三叉管中的至少一个弧形拼接管体上设置有温度测试孔，所述各弧形拼接管体一侧的横向支管上分别设置有温度测试孔。以将热电偶直接插入到试样模具的充型型腔侧壁上、以及四个横浇道侧壁上的各个温度测试孔内，实时测量充型型腔内部和四个横浇道内试棒温度的变化。所述相邻两个横向支管围合构成的横浇道的外侧，设置有固态加热线圈；且四个三叉管的弧形拼接管体围合构成的充型型腔内部也设置有固态加热线圈。以根据具体实验要求，对试样模具进行预热，进而通过控制模具预热温度以及合金浇注温度的方式，来得到这两类参数对合金热裂倾向性的影响规律。所述试样模具上、相邻两个横向支管分别围合构成的横浇道Ⅰ、横浇道Ⅱ、横浇道Ⅲ和横浇道Ⅳ的内径各不相同，且四个截面积不同的横浇道以圆柱形充型型腔的轴线为中心，呈“十”字型对称分布；横浇道Ⅰ、横浇道Ⅱ、横浇道Ⅲ和横浇道Ⅳ的中心轴线均处于同一水平面内。以利于在相同浇注条件下，得到试棒横截面变化对合金热裂倾向性的影响规律。所述底注式浇道由对称布置的两个分体式浇道壳体构成，分体式浇道壳体的内部设置有U型浇道，U型浇道位于分体式浇道壳体上侧的两端，分别设置有浇道入口和浇道出口；并且，浇道入口与浇注口的下端相连，浇道出口则与试样模具的下端相连。以通过浇注口和底注式浇道的U型浇道构成的、具有直浇道窝作用的底注式浇注系统，来有效缓冲高温金属液的冲刷，进而减小直浇道到横浇道拐角部位的热节处的局部阻力系数和压头损失。所述底注式浇道的浇道入口与浇注口的下端部之间设置有浇口密封圆环，浇口密封圆环与浇道入口处的密封环卡槽相连接；所述底注式浇道的浇道出口与试样模具的下端部之间设置有模具密封圆环。以利用浇口密封圆环和模具密封圆环，使底注式浇道的U型浇道分别与浇注口和试样模具紧密结合，并将两个分体式浇道壳体抱箍在一起。所述浇注口包括陶瓷立管，陶瓷立管的上端设置有浇口杯，陶瓷立管的下端与所述槽钢支座上设置的浇注进液口相连；所述浇口杯内还设置有过滤网。以便于研究高纯度合金的热裂倾向性，并可以研究杂质元素对合金热裂倾向性的影响。利用上述实验装置进行底注式测试合金热裂倾向性的实验方法，包括如下步骤：步骤一、实验前检查记录仪、拉力传感器、热电偶及数据采集单元是否正常工作；步骤二、装配分体组装式结构的试样模具；并且在装配试样模具之前，于底注式浇道的U型浇道内壁，以及各三叉管的弧形拼接管体上、朝向充型型腔内部的一侧，分别涂上涂料；步骤三、利用试样模具横向支管外侧以及充型型腔内部的固态加热线圈，对试样模具进行预热，并根据具体的实验要求，使试样模具的温度保持在20～300℃之间的任意温度范围；步骤四、将连接螺杆调整到初始位置，并将连接螺杆的一端与拉力传感器相连，连接螺杆的另一端则与试样模具横浇道端部的螺杆插孔相连；步骤五、布设好实验装置的保温材料、横浇道端部螺杆插孔处的石墨堵头，以及记录仪的信号输入数据线，准备进行合金浇注；步骤六、在合金浇注之前，采用外加法加入覆盖剂、精炼剂、除渣剂、除气剂，按照使用要求选取合适的比重用量；并且，所加入的覆盖剂，精炼剂，除渣剂，除气剂均利用尺寸为0.1×50×400mm的铝箔包裹缠绕成多个铝箔小包、并做好标记；步骤七、将合金锭置于坩埚加热至熔化后，置于室温环境，然后，将步骤六中制备的铝箔小包缠绕在金属棒一端，依次放于金属液内、并不断搅拌直至该铝箔小包成为熔融状态，之后，再将坩埚重新放入加热炉中加热并保温至熔化温度；且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种底注式测试合金热裂倾向性的实验装置，包括槽钢支座（1），其特征在于：所述槽钢支座（1）上侧的中部设置有浇注出液口（11），浇注出液口（11）的侧部设置有浇注进液口（12）；所述浇注进液口（12）的上方设置有浇注口（7），所述浇注出液口（11）的上方设置有试样模具（2），试样模具（2）型腔内的横浇道的端部通过连接螺杆（4）与拉力传感器（5）相连；所述槽钢支座（1）的下侧、浇注进液口（12）与浇注出液口（11）之间，设置有底注式浇道（8）。/n

【技术特征摘要】
1.一种底注式测试合金热裂倾向性的实验装置，包括槽钢支座（1），其特征在于：所述槽钢支座（1）上侧的中部设置有浇注出液口（11），浇注出液口（11）的侧部设置有浇注进液口（12）；所述浇注进液口（12）的上方设置有浇注口（7），所述浇注出液口（11）的上方设置有试样模具（2），试样模具（2）型腔内的横浇道的端部通过连接螺杆（4）与拉力传感器（5）相连；所述槽钢支座（1）的下侧、浇注进液口（12）与浇注出液口（11）之间，设置有底注式浇道（8）。


2.根据权利要求1所述的底注式测试合金热裂倾向性的实验装置，其特征在于：所述槽钢支座（1）由十字型支座主体（9）构成，十字型支座主体（9）的四个固定连接台（10）的外侧端部，分别设置有若干个角钢调位连接孔（13）；用于安装所述拉力传感器（5）的连接角钢（6）通过角钢固定孔（41）与固定连接台（10）上、相应位置的角钢调位连接孔（13）相连，拉力传感器（5）的一端与连接角钢（6）上的传感器连接孔（40）相连，拉力传感器（5）的另一端与连接螺杆（4）的一端相连。


3.根据权利要求2所述的底注式测试合金热裂倾向性的实验装置，其特征在于：所述试样模具（2）为分体组装式结构，由结构相同的三叉管Ⅰ（14）、三叉管Ⅱ（15）、三叉管Ⅲ（16）和三叉管Ⅳ（17）构成，且各三叉管均包括弧形拼接管体（27），弧形拼接管体（27）的下部设置有拼接固定座（28），弧形拼接管体（27）的两侧分别设置有横向支管（29）；四个三叉管的弧形拼接管体（27）围合构成的充型型腔（24）与相邻两个横向支管（29）围合构成的各横浇道相连通，横浇道的端部分别设置有螺杆插孔（31）；同时，充型型腔（24）的下端与槽钢支座（1）中部的浇注出液口（11）相连，充型型腔（24）的上端设置有补缩冒口（26）。


4.根据权利要求3所述的底注式测试合金热裂倾向性的实验装置，其特征在于：所述各三叉管中的至少一个弧形拼接管体（27）上设置有温度测试孔（30），所述各弧形拼接管体（27）一侧的横向支管（29）上分别设置有温度测试孔（30）。


5.根据权利要求3所述的底注式测试合金热裂倾向性的实验装置，其特征在于：所述相邻两个横向支管（29）围合构成的横浇道的外侧，设置有固态加热线圈（3）；且四个三叉管的弧形拼接管体（27）围合构成的充型型腔（24）内部也设置有固态加热线圈（3）。


6.根据权利要求3所述的底注式测试合金热裂倾向性的实验装置，其特征在于：所述试样模具（2）上、相邻两个横向支管（29）分别围合构成的横浇道Ⅰ（20）、横浇道Ⅱ（21）、横浇道Ⅲ（22）和横浇道Ⅳ（23）的内径各不相同，且四个截面积不同的横浇道以圆柱形充型型腔（24）的轴线为中心，呈“十”字型对称分布；横浇道Ⅰ（20）、横浇道Ⅱ（21）、横浇道Ⅲ（22）和横浇道Ⅳ（23）的中心轴线均处于同一水平面内。


7.根据权利要求1所述的底注式测试合金热裂倾向性的实验装置，其特征在于：所述底注式浇道（8）由对称布置的两个分体...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑文涛，付登科，苏明，黄宏军，袁晓光，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21