一种陶瓷型芯开孔隙率测试设备及其测试方法技术

本发明专利技术提供一种陶瓷型芯开孔隙率测试设备及其测试方法，陶瓷型芯开孔隙率测试设备包括：第一称重结构、第二称重结构和数据处理

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷型芯开孔隙率测试设备及其测试方法


[0001]本专利技术涉及精密铸造
，具体涉及一种陶瓷型芯开孔隙率测试设备及其测试方法。

技术介绍

[0002]随着航空发动机性能的提高，具有复杂内腔冷却结构的单晶高温合金空心叶片的制备日益紧迫。单晶高温合金空心叶片是通过精密铸造技术制备的，陶瓷型芯是制备空心内腔结构的关键中间部件，受到精密铸造领域广泛关注。为应对型芯结构越来越复杂对传统热压注工艺型芯制备技术的挑战，需要一种新技术来弥补传统技术制造复杂结构陶瓷型芯周期长、成本高、复杂结构难以制备的缺陷。光固化3D打印陶瓷技术已应用于陶瓷型芯领域，实现了复杂结构陶瓷型芯的快速制备。光固化3D打印陶瓷型芯最主要的性能指标是提升抗弯强度的同时需要较高的开孔隙率(超过30％)。开气孔隙率的检测对光固化3D打印陶瓷型芯至关重要。
[0003]现有开气孔隙率的测试方法但并未构建陶瓷型芯专用的集成化检测设备。尤其新引入精密铸造陶瓷型芯领域的光固化3D打印陶瓷型芯技术面向的更复杂结构陶瓷型芯，出现开气孔隙率测试误差大、测试效率低的问题，亟需构建集成、智能、专用的光固化3D打印陶瓷型芯开气孔隙率设备。
[0004]由于现有技术的光固化3D打印陶瓷型芯开孔隙率测试设备存在开气孔隙率测试误差大、测试效率低等技术问题，因此本专利技术研究设计出一种陶瓷型芯开孔隙率测试设备及其测试方法。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的光固化3D打印陶瓷型芯开孔隙率测试设备存在开气孔隙率测试误差大、测试效率低的缺陷，从而提供一种陶瓷型芯开孔隙率测试设备及其测试方法。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供一种陶瓷型芯开孔隙率测试设备，其包括：
[0007]第一称重结构、第二称重结构和数据处理
‑
显示模块，所述第一称重结构设置于空气中，所述第二称重结构设置于溶液中，陶瓷型芯样品能够依次经过所述第一称重结构称重、所述第二称重结构称重和所述第一称重结构称重，所述数据处理
‑
显示模块能够根据检测出的多个重量进行计算以获得所述陶瓷型芯样品的开孔隙率W。
[0008]在一些实施方式中，所述陶瓷型芯样品能先经所述第一称重结构称重，获得重量m1；接着所述陶瓷型芯样品能从所述第一称重结构中被取出，而被送入所述第二称重结构中并被完全浸泡在溶液中进行称重，获得重量为m2；接着所述陶瓷型芯样品能从所述第二称重结构中被取出，而被送入所述第一称重结构再次称重，此时重量为m3；在所述陶瓷型芯样品从所述第二称重结构中被取出后，所述陶瓷型芯样品的多孔结构中被灌满溶液，所述数据处理
‑
显示模块能够根据m1、m2和m3计算得出陶瓷型芯的开气孔隙率W。
[0009]在一些实施方式中，所述陶瓷型芯样品的体积Vs＝(m3
‑
m2)/ρ
液
，其中ρ
液
为溶液的密度，所述陶瓷型芯样品的密度ρ
样
＝m1/Vs。
[0010]在一些实施方式中，所述开气孔的体积Vv＝(m3
‑
m1)/ρ
液
。
[0011]在一些实施方式中，所述开气孔隙率W的计算公式为：W＝Vv/Vs＝(m3
‑
m1)/(m3
‑
m2)*100％。
[0012]在一些实施方式中，所述第一称重结构还包括空气容器和空气托盘，所述空气托盘设置于所述空气容器中，所述空气容器设置于空气中，所述空气托盘能够支承所述陶瓷型芯样品于其上并对所述陶瓷型芯样品在空气中的重量进行称重。
[0013]在一些实施方式中，所述第二称重结构还包括水中托盘和盛水容器，所述盛水容器中能够承装水，所述水中托盘设置于所述盛水容器中，所述水中托盘能够支承所述陶瓷型芯样品于其上且所述陶瓷型芯样品在称重时被水完全淹没，以能对所述陶瓷型芯样品在水中的重量进行称重，所述溶液为水。
[0014]在一些实施方式中，还包括真空除泡箱，所述盛水容器设置于所述真空除泡箱中，在所述陶瓷型芯样品被放置于所述盛水容器中并被完全淹没后，且在称重之前，还能通过所述真空除泡箱对所述陶瓷型芯样品抽真空以除去气泡。
[0015]在一些实施方式中，还包括装置支撑机构，所述装置支撑机构包括所述真空除泡箱，所述装置支撑机构还包括容纳壳，所述容纳壳能够容纳所述第一称重结构于其中，所述数据处理
‑
显示模块与所述装置支撑机构连接。
[0016]本专利技术还提供一种如前述的陶瓷型芯开孔隙率测试设备的测试方法，其包括：
[0017]第一称重步骤，将陶瓷型芯样品设置于所述第一称重结构中以在空气中进行称重；
[0018]第二称重步骤，在将所述陶瓷型芯样品在所述第一称重结构中称重后再放入所述第二称重结构中以在溶液中进行称重；
[0019]第三称重步骤，在将所述陶瓷型芯样品在所述第二称重结构中称重后再放入所述第一称重结构中进一步在空气中进行称重。
[0020]本专利技术提供的一种陶瓷型芯开孔隙率测试设备和测试方法具有如下有益效果：
[0021]本专利技术通过设置第一和第二称重结构，第一称重结构能够将陶瓷型芯样品放置在空气中进行称重，第二称重结构能够将陶瓷型芯样品放置在溶液中进行称重，并且陶瓷型芯是依次经过第一称重结构进行称重，第二称重结构进行称重，最后再经过第一称重结构进行称重，通过第一称重结构能够获得陶瓷型芯样品在空气中的重量m1，而通过第二称重结构能够获得陶瓷型芯结构在溶液中的重量m2，而该重量实际为陶瓷型芯结构受到的支撑力N，该支撑力应为陶瓷型芯样品+孔隙中水的重量与在溶液中受到的浮力之差，即N＝样品+孔隙水重力和
‑
样品浮力；而在将溶液中称重完成后再将样品放置到第一称重结构上时，样品的孔隙中灌满了溶液，此时其称重所得的重量m3为m1+孔隙中水的重量，即样品+孔隙水重力和为m3，因此通过(m3
‑
m1)/ρ
液
便能获得开气孔的体积Vv，根据N＝样品+孔隙水重力和
‑
样品浮力的计算公式，能够获得浮力＝m3
‑
m2，并根据浮力的计算公式能够获得样品的体积Vs＝(m3
‑
m2)/ρ
液
，从而最终获得孔隙率W＝Vv/Vs＝(m3
‑
m1)/(m3
‑
m2)*100％，本专利技术通过上述两个称重结构按照指定的次序依次称重，并且根据计算而获得陶瓷样品的孔隙率，能够准确且高效地获得陶瓷样品的孔隙率，智能化、集成化和专用化的设备设计为光固化
3D打印陶瓷型芯的开气孔隙率测试提供了准确和高效的测试，本专利技术提供的设备高度集成化，利用真空设备进行开气孔中空气的去除，操作规范化，测试结果稳定性高、误差小、操作简单、测试速度快。
附图说明
[0022]图1是本专利技术的陶瓷型芯开孔隙率测试设备结构示意图。
[0023]附本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷型芯开孔隙率测试设备，其特征在于：包括：第一称重结构(10)、第二称重结构(20)和数据处理
‑
显示模块(6)，所述第一称重结构(10)设置于空气中，所述第二称重结构(20)设置于溶液中，陶瓷型芯样品能够依次经过所述第一称重结构(10)称重、所述第二称重结构(20)称重和所述第一称重结构(10)称重，所述数据处理
‑
显示模块(6)能够根据检测出的多个重量进行计算以获得所述陶瓷型芯样品的开孔隙率W。2.根据权利要求1所述的陶瓷型芯开孔隙率测试设备，其特征在于：所述陶瓷型芯样品能先经所述第一称重结构(10)称重，获得重量m1；接着所述陶瓷型芯样品能从所述第一称重结构(10)中被取出，而被送入所述第二称重结构(20)中并被完全浸泡在溶液中进行称重，获得重量为m2；接着所述陶瓷型芯样品能从所述第二称重结构(20)中被取出，而被送入所述第一称重结构(10)再次称重，此时重量为m3；在所述陶瓷型芯样品从所述第二称重结构(20)中被取出后，所述陶瓷型芯样品的多孔结构中被灌满溶液，所述数据处理
‑
显示模块(6)能够根据m1、m2和m3计算得出陶瓷型芯的开气孔隙率W。3.根据权利要求2所述的陶瓷型芯开孔隙率测试设备，其特征在于：所述陶瓷型芯样品的体积Vs＝(m3
‑
m2)/ρ
液
，其中ρ
液
为溶液的密度，所述陶瓷型芯样品的密度ρ
样
＝m1/Vs。4.根据权利要求3所述的陶瓷型芯开孔隙率测试设备，其特征在于：所述开气孔的体积Vv＝(m3
‑
m1)/ρ
液
。5.根据权利要求4所述的陶瓷型芯开孔隙率测试设备，其特征在于：所述开气孔隙率W的计算公式为：W＝Vv/Vs＝(m3
‑
m1)/(m3
‑
m2)*100％。6.根据权利要求1

【专利技术属性】
技术研发人员：李金国，李乔磊，张光睿，梁静静，周亦胄，孙晓峰，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：