本发明专利技术提供了一种基于螺旋流道的材料流动性实验装置，属于熔模铸造教学实验仪器设备技术领域。其技术方案为：一种基于螺旋流道的材料流动性实验装置，包括基础平台，实验装置还包括模具系统和加热保温模块。本发明专利技术的有益效果为：本发明专利技术实验装置集约空间和可移动；本套设备模块尺寸较小，基础平台设计有可以移动的脚轮，占用空间少，便于搬运，同时集成化程度较高，便于按需成组选用、安装与调试；基于该装置开展实验的重复精度和可比性好。置开展实验的重复精度和可比性好。置开展实验的重复精度和可比性好。
【技术实现步骤摘要】
一种基于螺旋流道的材料流动性实验装置
[0001]本专利技术涉及熔模铸造教学实验仪器设备
，尤其涉及一种基于螺旋流道的材料流动性实验装置。
技术介绍
[0002]铸造是现代基础机械制造工业的基础工艺之一。铸造工艺涉及的流动性实验是普通高等院校机械工程类专业的基础实验课程。流动性是合金的铸造性能之一，直接影响液态合金的充型能力。流动性越好的合金，充型能力越强，越能浇出轮廓清晰、薄壁而复杂的铸件，同时也有利于夹杂物和气体的上浮与排出和凝固过程的缩补；而流动性差的合金难以充满型腔，充型能力差，易产生浇不足、冷隔、气孔、夹渣等缺陷。通过流动性实验教学使学生了解材料流动性的概念、测试方法及影响因素，同时对工程材料及材料成形的基本知识有较全面的认识。
[0003]随着技术的发展，熔模铸造逐渐发展壮大。熔模铸造又称精密铸造或失蜡铸造，它是用易熔材料(蜡料等)制成精确的可熔性模型，在模型上涂以若干层耐火涂料，经过干燥、硬化成整体型壳，然后加热型壳熔失蜡料，再经高温焙烧而成为耐火型壳，将液体金属浇入型壳中，待冷却后即成铸件。与其它铸造方法相比，熔模铸造的主要优点如下：铸件尺寸精度较高和表面粗糙度较低，可以浇注形状复杂的铸件，一般精度可达5
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7级，粗糙度达两Ra25
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6.3μm；可以铸造薄壁铸件以及重量很小的铸件，熔模铸件的最小壁厚可达0.5mm，重量可以小到几克；可以铸造花纹精细的图案、文字、带有细槽和弯曲细孔的铸件；熔模铸件的外形和内腔形状几乎不受限制，可以制造出用砂型铸造、锻压、切削加工等方法难以制造的形状复杂的零件，而且可以使有些组合件、焊接件在进行结构改进后直接铸造成整体零件，从而减轻零件重量、降低生产成本；铸造合金的类型几乎没有限制，常用来铸造合金钢件、碳钢件和耐热合金铸件；生产批量没有限制，可以从单件到成批大量生产。随着熔模铸造工艺的发展，模料的种类日益繁多，组成各不相同。通常按模料熔点的高低将其分为高温、中温和低温模料。低温模料的熔点约60℃，我国目前广泛应用的石蜡—硬脂酸混合料作为低温模料使用。高温模料的熔点高于120℃，组成为松香50％、地蜡20％、聚苯乙烯30％的模料即为较典型的高温模料。中温模料的熔点介于上述两类模料之间，现用的中温模料基本上可分为松香基和蜡基模料两种。
[0004]随着铸造工业技术的发展，对高等学校实验实践教学提出了新的要求，需要面向熔模铸造开展低熔点材料的流动性测量教学实验。ZL2020211803071(CN 212112981 U)专利引入了新型加热技术和装置，解决了明火电炉存在的火灾隐患，ZL2020211815083(CN 212161048 U)专利设计了由两个浇口杯板拼接的浇口杯，解决了传统实验装置浇口杯不易清理问题，ZL2020211806652(CN 212254969 U)专利设计了较长的蛇形流道，解决了原来较短的直线型流道实验现象不明显的问题。通过调研和使用实验室现有新型流动性实验设备的基础上，发现实验室现有新型材料流动性实验设备仍存在一定的缺陷，无法进一步满足或达到实验的高标准要求。通过调研和多次使用后发现：实验室现有新型材料流动性实验
设备的蛇形流道弯道处蜡料流动速度不均，导致实验过程数据可比性下降；同时实验过程中无法对模具本体进行长时间的保温，导致冬夏时节外部环境温度变化，设备的重复实验现象降低；此外，现有实验设备存在浇口杯较小问题，在浇注过程中易出现断流和闪流等问题。
[0005]目前存在以下几个问题：
[0006]1、现有实验设备存在着无法对流动性模具本体进行加热和保温，实验过程容易受季节变化带来的室温变化影响，进而导致实验数据在不同室温下重复性下降，且需要更多的时间对蜡料进行冷却以达到实验要求。
[0007]2、该实验设备进行流动性实验时是将蜡料分别加热到65℃与75℃，比较两者在平板模中的形成的固态蜡料截面质量与流动长度来分析材料的流动性，但是在实际实验中，蛇形流道的设计弯道处足导致65℃与75℃的蜡料流速不均匀，导致变量增加，增加了实验的不确定性。
[0008]3、实验过程中，由于现有浇口杯较小，缓存蜡料有限，因操作不当，容易出现闪流和断流等不利实验因素，且需要螺栓锁紧，拆装便利性有待提高。
技术实现思路
[0009]本专利技术的目的在于提供一种基于螺旋流道的材料流动性实验装置，进一步提升新型的材料流动性实验教学设备品质和推广应用价值。
[0010]本专利技术的思想是：通过加热舱体设定不同的温度，对蜡料进行熔化，每一个加热舱体内加热不同配方的蜡料，同时实现不同温度、不同组分的蜡料流动性实验对比，根据实验需求的不同，设置模具，可一次完成不同温度、不同材料之间蜡料的对比。
[0011]为了更好地实现本专利技术目的，本专利技术还提供了一种基于本螺旋流道的材料流动性实验装置的实验操作流程：蜡料放置在浇口杯内，在加热舱体内熔化，熔化后的液态蜡料经模具系统内的浇注口浇注至模具流道内，液态蜡料在模具内流动充型和凝固后，通过模具内蜡料流动的长度反映不同实验条件对材料流动性能的影响，蜡料在模具内流动的越长，其流动性能越好；同时结合可视化的透明PC板，可以直观观察不同浇注条件下获得试样的表面形貌和质量。
[0012]本专利技术是通过如下措施实现的：一种基于螺旋流道的材料流动性实验装置，包括基础平台，其中，所述实验装置还包括模具系统和加热保温模块。
[0013]所述基础平台包括由操作台面和机架构成的操作台、设置在其一侧的储物舱，底部四角设置有水平调节支撑型脚轮，其另一侧下方设有滑动架，所述储物舱用于收纳实验蜡料和实验工器。
[0014]所述水平调节支撑型脚轮对操作台的机架进行移动和调平，确保操作台面保持水平。
[0015]所述滑动架前后左右移动，以适应多种尺寸的加热保温模块。
[0016]所述模具系统包括锥形浇口杯、锥形浇口杯套、六角螺母、透明可视化PC材质的上模板、定位销、带有螺旋流道的下模板、加热保温垫、隔热保温层、保护底壳、紧固螺钉和带螺柱的调平底座。
[0017]所述加热保温模块包括金属烧杯、隔网和加热舱体，所述加热舱体设定温度范围
为40
‑
300℃，用于温度恒定控制，通过隔网的隔断一次可容纳4个金属烧杯。
[0018]作为本专利技术提供的一种基于螺旋流道的材料流动性实验装置进一步优化方案，所述基础平台的机架左侧安装加热保温模块；操作台面上方布置两组模具系统；模具系统自带的引出电缆线通过操作台面中间孔位穿线至下方，与加热保温模块电缆合并一组开关或插排后引出至外部供电设施。
[0019]机架可以由铝型材构建，也可以由型钢等构建，图示例为基于铝型材构建。放置螺旋流动模具以及相关实验器材，机架右侧留有柜子以便于各类实验物品的收纳。
[0020]作为本专利技术提供的一种基于螺旋流道的材料流动性实验装置进一步优化方案，在所述模具系统中，所述加热保温垫、隔热保温层和保护底壳依次扣在下模板底面上，采用紧固螺钉锁紧。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于螺旋流道的材料流动性实验装置，包括基础平台(1)，其特征在于，所述实验装置还包括模具系统(2)和加热保温模块(3)；所述基础平台(1)包括由操作台面和机架构成的操作台(501)、设置在其一侧的储物舱(502)，底部四角设置有水平调节支撑型脚轮(503)，其另一侧下方设有滑动架(504)，所述储物舱(502)用于收纳实验蜡料和实验工器具；所述水平调节支撑型脚轮(503)对操作台(501)的机架进行移动和调平，确保操作台面保持水平；所述滑动架(504)前后左右移动，以适应多种尺寸的加热保温模块(3)；所述模具系统(2)包括锥形浇口杯(201)、锥形浇口杯套(202)、六角螺母(203)、透明可视化PC材质的上模板(204)、定位销(205)、带有螺旋流道的下模板(206)、加热保温垫(207)、隔热保温层(208)、保护底壳(209)、紧固螺钉(210)和带螺柱的调平底座(211)；所述加热保温模块(3)包括金属烧杯(401)、隔网(402)和加热舱体(403)，所述加热舱体(403)设定温度范围为40
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300℃，用于温度恒定控制，通过隔网(402)的隔断一次可容纳4个金属烧杯。2.根据权利要求1所述的基于螺旋流道的材料流动性实验装置，其特征在于，所述基础平台(1)的机架左侧安装加热保温模块(3)；操作台面上方布置两组模具系统(2)；模具系统(2)自带的引出电缆线通过操作台面中间孔位穿线至下方，与加热保温模块(3)电缆合并一组开关或插排后引出至外部供电设施。3.根据权利要求2所述的基于螺旋流道的材料流动性实验装置，其特征在于，在所述模具系统(2)中，所述加热保温垫(207)、隔热保温层(208)和保护底壳(209)依次扣在下模板(206)底面上，采用紧固螺钉(210)锁紧；模具底座安装在带螺柱的调平底座(211)上，定位销(205)将下模板(206)与上模板(204)定位，采用六角螺母(203)将所述透明可视化PC材质的上模板(204)与下模板(206)和上模板(204)锁紧固定，所述带螺柱的调平底座(211)用于调平下模板(206)与上模板(204)；所述锥形浇口杯套(202)嵌入上模板(204)配套的锥形孔中，锥形浇口杯(201)嵌入锥形浇口杯套(202)内；所述流道(212)采用螺旋流道，流道长度为2000
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3500mm，流道长度定长标记的刻度线环绕布置在螺旋流道(212)外侧。4.根据权利要求3所述的基于螺旋流道的材料流动性实验装置，其特征在于，所述加热...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱冰鉴，汪兴兴，唐耀祖，张福豹，潘怡灵，朱昱，陈林飞，倪红军，吕帅帅，苏雨妍，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：
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