[發明專利]測試合金熱裂傾向性的實驗裝置

有效

• 申請號: 201610329308.X
• 申請日: 2016-05-18
• 公開（公告）號: CN105806876B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 王志;王峰;劉正;毛萍莉;王威;馮羽;王越;周樂
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙)21115
• 代理人: 周楠,宋鐵軍

技術領域

本發明屬于合金鑄造性能測試技術和模具設計制造技術領域，特別涉及一種測試合金熱裂傾向性的實驗裝置。

背景技術

熱裂是鑄件在鑄造過程中最嚴重的鑄造缺陷之一，一般發生在液相分數較低的凝固最后階段。合金熔體在凝固過程中，液相逐漸減少，液相呈薄膜狀分布在晶間，凝固過程中的凝固收縮應力以及變形時易產生枝晶分離，導致微孔或裂紋的產生，這是導致熱裂形成的主要因素。合金的有效結晶溫度區間越大，鑄件形成熱裂的傾向越大。同時，凝固收縮和熱收縮所產生的應力和應變也可導致熱裂的形成。由于熱裂形成過程比較復雜，它包括熱傳導、熱應力、流體以及引起熱裂紋產生的其他因素，這些因素包括合金成分、合金的凝固、熱力學性質、鑄件和鑄造工藝參數、鑄型的材料以及過程控制參數等等。因此，熱裂機理的研究經歷了一個非常漫長的過程，鑄造工作者提出了大量的熱裂機理，如強度理論、液膜理論、凝固收縮補償理論、晶間搭橋理論等來闡述熱裂紋的形成。

近年來，隨著對熱裂研究的不斷深入，研究人員設計開發了一些定性或半定量表征熱裂的測試裝置，主要有：熱裂環法、臨界尺寸法以及臨界載荷法等。現階段實驗過程中使用的熱裂測試裝置基本上是利用合金熔體自身的凝固收縮原理來設計的，然而這些裝置主要用于研究熱裂傾向性較大的合金體系，對于熱裂傾向小的合金體系而言，這些裝置就很難準確捕獲熱裂形成過程中的一些相關信息和數據，并且無法判斷合金熱裂萌生時的臨界凝固收縮力。此外，現有的熱裂傾向性的測試也未能考察充型速度、凝固壓力及雜質元素對合金熱裂敏感性的影響。

發明內容

發明目的

為了解決上述存在的問題，本發明提供了一種測試合金熱裂傾向性的實驗裝置，準確測定合金熔體在凝固過程中熱裂萌生和擴展時的特征溫度和時間以及熱裂紋萌生臨界凝固收縮力等，特別是對于測量熱裂傾向性較小的合金更為有效。

技術方案

一種測試合金熱裂傾向性的實驗裝置，其特征在于：主要由熱裂模具、連接螺桿、應力傳感器、溫度傳感器與數據采集系統組成；熱裂模具的兩端通過石墨環和連接螺桿與應力傳感器相連接；熱裂模具及應力傳感器與底座固定連接；熱裂模具和應力傳感器分別連接數據采集系統，熱裂模具通過溫度傳感器連接采集系統，數據采集系統連接計算機；熱裂模具為“倒T”型，從上到下依次設有澆口杯、空心活動壓塊、過濾網、上模、下模及底座；上模以中心線對稱分為左上模和右上模，左上模內側設置圓角，右上模內側無圓角，左上模與右上模構成熱裂模具的直澆道，并與下模相連接，上模上端與過濾網、空心活動壓塊及澆口杯相連接。

在熱裂模具的上、下模分型面上開設有測量合金熔體溫度的溫度傳感器插孔；溫度傳感器位于溫度傳感器插孔內，并與數據采集系統連接。

熱裂模具左上模內側設置圓角，圓角半徑為3-10mm。

澆口杯的下方可設置1-3個空心活動壓塊，每個空心活動壓塊的高度為50mm。

澆口杯與空心活動壓塊之間設置過濾網，空心活動壓塊與上模之間設置過濾網，過濾網目數為60-200目。

優點及效果

（1）采用差力分析法，即以非熱裂端凝固收縮力曲線為基線，可以更加精準地測試出合金熱裂萌生及擴展時的凝固溫度、固相分數、凝固時間以及臨界凝固收縮力等相關信息，特別是對于測量熱裂傾向性較小的合金更為有效。

（2）通過調整空心活動壓頭的數量來調節合金熔體的充型速度及凝固壓力，可以研究合金熔體的充型速度和凝固壓力對熱裂行為的影響。

（3）通過添加過濾網對合金熔體進行凈化處理，可以研究雜質元素對合金熱裂行為的影響。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是熱裂模具俯視圖。

附圖標記說明：

附圖標記說明：

1. 澆口杯，2. 壓塊，3. 過濾網，4. 左上模，5. 右上模，6. 下模，7. 底座，8. 石墨環，9. 連接螺桿，10. 應力傳感器，11. 溫度傳感器，12. 數據采集系統，13. 計算機，14. 插孔。

具體實施方式：

下面結合附圖對本發明做進一步的說明：