一种物理模拟立式离心力场下液态金属流动装置制造方法及图纸

一种物理模拟立式离心力场下液态金属流动装置，适用于离心力场下以及重力场下物理模拟液态金属充填铸型流动和通过枝晶补缩凝固缺陷渗流流动过程，它包括立式离心铸造设备、连接立式离心铸造设备的离心转台控制器，立式离心铸造设备上设有有机透明玻璃铸型模具，有机玻璃铸型模具为模拟流体充型流动的铸型模具或渗流流动的铸型模具，均由多层经螺栓紧固在一起的有机玻璃板制成，有机透明玻璃铸型模具上设有有机玻璃浇道，有机玻璃浇道的上方设有液态金属导向器；液态金属导向器的一侧设有每秒钟拍摄100～500张照片的实时拍摄液态金属充型或渗流进入型腔过程的高速摄像机，高速摄像机经导线连接有计算机，其结构简单，观察方便。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种试验装置，尤其是一种适用于物理模拟立式离心力场下液态金属充型流动以及补缩渗流流动的装置。
技术介绍
液态金属的流动性是金属的铸造性能之一，与金属的成分、温度、杂质含量及其物理性质有关。在研究液态金属流动性的实际问题中，常用的两种方法一是数值模拟；二是物理模拟。由于流体流动的复杂性，目前有许多实际问题尚不能通过数值模拟解决，只能借助实验手段的配合去寻找流动过程的规律性，既通过物理模拟手段，把个别现象的研究结果，推广到与模型相似的一系列现象上去，从而节省大量的时间、人力、物力及财力。当今物理模拟研究液态金属流动性中最常用的是水模拟。国内外很多学者都用水模拟来揭示液态金属的流动规律。用水模拟垂直缝隙式浇注系统液态金属充型过程，采用自制的测试装置首次将氢气泡测试技术用于水模拟连铸结晶器中的流速测定。同时有人用镓作为模拟材料对电磁场下大型薄壁件的充型流动行为进行了物理模拟。虽然国内外关于物理模拟液态金属流动性进行了一些研究，但是这些研究只能定性化，不能定量化，因此物理模拟技术向着定量化的方向发展，人们除了要求物理模拟方法有可视性，可以研究流体运动的全貌，定性的说明液体的充型状态，又要求物理模拟能对某一时刻的充型状态进行定量分析。为了克服不能定量分析这一弊端，人们又发展了计算机可视化技术。目前国外已有采用计算机可视化技术对水模拟方法进行定量分析，对某一时刻液体的充型流动状态进行分析。如采用光学仪器、激光发生器、数码相机、扫描仪等一系列先进设备，对示踪因子进行全方位跟踪、 模拟，最后在计算机中按帖进行播放，形成流动的整个过程。采用多点测试收集试验数据输送给计算机，由计算机在屏幕上显示铸件浇注系统水模拟试验中液体的充型状态，并定量的分析某一时刻的充型流动状态。然而此种方法只是进行了初步实验，在立式离心力场下物理模拟液态金属充型流动还未见报道，同时关于物理模拟液态金属补缩凝固缺陷的渗流流动过程还没有文献记载。
技术实现思路
本技术的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单，使用方便， 功能齐全，效果良好的物理模拟立式离心力场下液态金属流动的装置。为实现上述目的，本技术的物理模拟立式离心力场下液态金属流动装置，包括立式离心铸造设备、连接立式离心铸造设备的离心转台控制器，立式离心铸造设备上设有有机透明玻璃铸型模具，有机玻璃铸型模具为模拟流体充型流动的铸型模具或渗流流动的铸型模具，均由多层经螺栓紧固在一起的有机玻璃板制成，有机透明玻璃铸型模具上设有有机玻璃浇道，有机玻璃浇道的上方设有液态金属导向器；液态金属导向器的一侧设有每秒钟拍摄100 500张照片的实时拍摄液态金属充型或渗流进入型腔过程的高速摄像机，高速摄像机经导线连接有计算机。所述的离心铸造设备包含电动机、设在电动机输出轴上的离心转盘；所述的离心转台控制器包括变频器、控制立式离心铸造设备的控制开关；所述的充型流动的铸型模具由三块有机玻璃圆板组成，三个有机玻璃圆板用螺栓紧固而成；所述的补缩渗流流动的铸型模具由四块有机玻璃方板组成，四块有机玻璃方板用螺栓紧固而成。包括立式离心铸造设备、转台控制面板、有机透明玻璃铸型、液态金属导向器、高速摄像机、高性能计算机。离心铸造设备包含电动机、离心转盘，离心控制面板包含变频器、控制开关，有机玻璃铸型由多层用螺栓紧固的有机玻璃板制成，并配有有机玻璃浇道。有益效果由于采用了上述技术方案，不仅能了解物理模拟立式离心力场下液态金属充型流动以及补缩渗流流动的过程，而且还能够定量计算出充型流动以及渗流流动过程中流量等一些实验参数。根据实验参数选用合适的离心旋转速度，旋转速度使用控制面板上的变频器来调节，打开电源和控制开关，有机玻璃铸型随着离心转盘一起旋转，把物理模拟流体通过液态金属导向器浇注到有机玻璃铸型中，模拟流体由于受到离心力的作用， 在充型流动时开始充填型腔，在渗流流动时通过模拟多孔介质渗流流动补缩型腔，采用高速摄像机时时拍摄下流体的动态过程，通过计算机把采集到的数据记录下来，试验后作进一步分析。其结构简单，便于推广使用，观察方便，功能齐全，具有广泛使用性。附图说明图1是本技术装置的结构示意图。图中1-立式离心铸造设备，2-离心转台控制器，3-有机透明玻璃铸型模具，4-液态金属导向器，5-高速摄像机，6-计算机，7-电动机，8-离心转盘，9-变频器，10-控制开关，11-螺栓，12-有机玻璃板，13-有机玻璃浇道。具体实施方式以下结合附图对本技术的一个实施例作进一步的描述如图1所示本技术的物理模拟立式离心力场下液态金属流动装置主要由立式离心铸造设备1、离心转台控制器2、有机透明玻璃铸型模具3、高速摄像机5构成。离心铸造设备1主要由电动机7、设在电动机7输出轴上的离心转盘8构成。立式离心铸造设备 1上连接有离心转台控制器2，离心转台控制器2主要由变频器9、控制立式离心铸造设备1 的控制开关10构成。立式离心铸造设备1上设有有机透明玻璃铸型模具3，机玻璃铸型模具3为模拟流体充型流动的铸型模具或渗流流动的铸型模具，均由多层经螺栓11紧固在一起的有机玻璃板12制成，其中充型流动的铸型模具由三块有机玻璃圆板组成，三个有机玻璃圆板用螺栓11紧固而成；补缩渗流流动的铸型模具由四块有机玻璃方板组成，四块有机玻璃方板用螺栓11紧固而成。有机透明玻璃铸型模具3上设有有机玻璃浇道13，有机玻璃浇道13的上方设有液态金属导向器4 ；液态金属导向器4的一侧设有每秒钟拍摄100 500张照片的实时拍摄液态金属充型或渗流进入型腔过程的高速摄像机5，高速摄像机5经导线连接有计算机6。使用时，模拟渗流流动时，把装配好的玻璃铸型模具用螺栓11紧固在立式离心铸造设备1的离心转盘上，应用离心控制开关10控制离心转盘8，根据实验参数需要选用合适的离心旋转速度，旋转速度使用离心转台控制器2控制面板上的变频器9来调节，打开电源和控制开关10，有机玻璃铸型随着离心转盘8 —起旋转，把物理模拟流体通过液态金属导向器浇注到有机透明玻璃铸型模具3中，模拟流体由于受到离心力的作用，在充型流动时开始充填型腔，在渗流流动时通过模拟多孔介质渗流流动补缩型腔，采用高速摄像机时时拍摄下流体的动态过程，通过计算机把采集到的数据记录下来，试验后作进一步分析。权利要求1.一种物理模拟立式离心力场下液态金属流动装置，其特征在于它包括立式离心铸造设备(1)、连接立式离心铸造设备(1)的离心转台控制器(2)，立式离心铸造设备(1)上设有有机透明玻璃铸型模具(3)，有机玻璃铸型模具(3)为模拟流体充型流动的铸型模具或渗流流动的铸型模具，均由多层经螺栓(11)紧固在一起的有机玻璃板(12)制成，有机透明玻璃铸型模具(3)上设有有机玻璃浇道(13)，有机玻璃浇道(13)的上方设有液态金属导向器(4);液态金属导向器(4)的一侧设有每秒钟拍摄100 500张照片的实时拍摄液态金属充型或渗流进入型腔过程的高速摄像机(5 )，高速摄像机(5 )经导线连接有计算机(6 )。2.根据权利要求1所述的物理模拟立式离心力场下液态金属流动装置，其特征在于 所述的离心铸造设备(1)包含电动机(7 )、设在电动机(7 )输出轴上的离心转盘(8 )。3.根据权利要求1所述的物理模拟立式本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种物理模拟立式离心力场下液态金属流动装置，其特征在于：它包括立式离心铸造设备（１）、连接立式离心铸造设备（１）的离心转台控制器（２），立式离心铸造设备（１）上设有有机透明玻璃铸型模具（３），有机玻璃铸型模具（３）为模拟流体充型流动的铸型模具或渗流流动的铸型模具，均由多层经螺栓（１１）紧固在一起的有机玻璃板（１２）制成，有机透明玻璃铸型模具（３）上设有有机玻璃浇道（１３），有机玻璃浇道（１３）的上方设有液态金属导向器（４）；液态金属导向器（４）的一侧设有每秒钟拍摄１００～５００张照片的实时拍摄液态金属充型或渗流进入型腔过程的高速摄像机（５），高速摄像机（５）经导线连接有计算机（６）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：隋艳伟，刘爱辉，李邦盛，郭景杰，袁芳，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：实用新型
国别省市：32