[發明專利]一種施加磁場作用的合金熱裂敏感性測試裝置

在審

• 申請號: 202010795113.0
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111912872A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 王峰;杜旭東;王威;劉詩萌;王志;周樂;毛萍莉;劉正
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G01N25/02
• 分類號: G01N25/02;G01N27/72
• 代理公司: 北京化育知識產權代理有限公司 11833
• 代理人: 尹均利

本發明涉及一種施加磁場作用的合金熱裂敏感性測試裝置，熱裂模具的內部腔體包含連通的豎腔體和橫腔體，橫腔體的一端部連通于豎腔體上，橫腔體的另一端固定有石墨環，熱應力傳遞桿的一端通過石墨環固定，熱應力傳遞桿的另一端連接在應力傳感器上，熱裂模具的豎腔體側壁水平插入有溫度傳感器，溫度傳感器位于熱裂模具內的端部位于熱裂模具的熱節處，應力傳感器和溫度傳感器均通過數據線連接有數據采集系統，數據采集系統連接有計算機，熱裂模具的外側包覆有保溫層，保溫層的外側縱向或橫向環繞放置有用于施加磁場的勵磁線圈。本裝置結構簡單、操作方便、效果明顯，適用于多種合金磁場下的熱裂行為研究。

技術領域

本發明屬于合金鑄造性能測試技術領域和模具設計制造技術領域，特別涉及一種施加磁場作用的合金熱裂敏感性測試裝置。

背景技術

熱裂作為一種常見的鑄造缺陷通常發生在合金凝固末期，其存在會導致鑄件的質量嚴重降低，并因此增加生產成本。熱裂的形成是一個復雜的過程，簡單來說在鑄件的生產過程中，隨著合金熔體的凝固收縮，通常伴隨著鑄型給予的應力約束，而當合金的強度不足以承受這個應力載荷，且沒有足夠的液相進行填充時，鑄件便會有熱裂紋萌生，并隨著合金凝固的進行熱裂紋不斷擴展，最后導致鑄件斷裂，影響鑄件的使用。因此，研究金屬材料的熱裂行為，采取有效措施防止熱裂缺陷的產生，對提高鑄造產品的質量具有重要的實際意義。

影響鑄造熱裂的因素有很多，如合金成分、凝固溫度區間、凝固過程中的熱傳導、熔融金屬間的對流和熱應力分布、鑄造工藝參數及鑄件結構等，因此熱裂研究的開展難度較高。為降低合金熱裂傾向，研究人員在調整合金成分和鑄件結構、調節鑄造工藝參數(如澆注溫度、模具溫度和壓頭高度等)等方面已開展了一定的研究工作。目前，合金熱裂敏感性的實驗測試方法主要有熱裂環法、臨界尺寸法、臨界載荷法及熱裂線收縮儀等。

近年來研究表明，在合金熔體的凝固過程中施加磁場可以影響合金凝固過程，進而改善合金組織和力學性能，這為提高鑄件質量提供了新思路。但受限于測試手段與裝置的不足，無法對磁場下的合金熔體的熱裂行為及相關熱裂臨界參數進行準確的描述及定量的測量，也無法定量地考察磁場參數(磁場強度、方向、位置等)對合金熱裂敏感性的影響，一定程度上限制了人們通過靜磁場、低頻交變磁場或三相旋轉磁場調控合金凝固及熱裂行為的研究。

發明內容

發明目的

為了解決上述存在的問題，本發明提供了一種施加磁場作用的合金熱裂敏感性測試裝置，有效定性和定量研究低頻交變磁場對合金熱裂行為的影響，并適用于多種合金體系。

技術方案

一種施加磁場作用的合金熱裂敏感性測試裝置，包括勵磁線圈、熱裂模具、應力傳遞桿、應力傳感器、溫度傳感器和數據采集系統；所述熱裂模具和應力傳感器皆設于底座的上端，熱裂模具的內部腔體整體呈“T”型，熱裂模具的內部腔體包含連通的豎腔體和橫腔體，橫腔體的一端部連通于豎腔體上，橫腔體的另一端固定有石墨環，熱應力傳遞桿的一端穿過了石墨環并通過石墨環固定，熱應力傳遞桿穿過石墨環的端部位于橫腔體內，熱應力傳遞桿的另一端連接在應力傳感器上，熱裂模具的豎腔體側壁水平插入有溫度傳感器，溫度傳感器位于熱裂模具內的端部位于熱裂模具的熱節處，應力傳感器和溫度傳感器均通過數據線連接有數據采集系統，數據采集系統連接有計算機，熱裂模具的外側包覆有保溫層，保溫層的外側縱向或橫向環繞放置有用于施加磁場的勵磁線圈。優選的，所述應力傳感器是固定在支架上的，支架將應力傳感器支撐具有一定高度，使得熱應力傳遞桿呈水平狀態。

優選的，所述熱裂模具經中心縱截面分為左和右兩個半模，兩個半模之間通過定位銷連接固定，熱裂模具的豎腔體外側上端套有緊固套筒，緊固套筒的內腔與熱裂模具的豎腔體連通，熱裂模具的豎腔體外側下端鎖緊有固定卡具，固定卡具連接在底座上。

優選的，所述熱裂模具和緊固套筒均為石墨材質。