[发明专利]一种熔模精铸型壳透气性测试装置及其测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种熔模精铸型壳透气性测试装置及其测试方法。

背景技术

熔模精铸是一种金属零件近净成形技术，可以用于各种金属材料的精密铸造。熔模精铸可以生产形状复杂零件，既适用于单件小批量的产品试制，又可用于大批量零件生产，被航空企业广泛应用于发动机核心零部件的生产，特别是近年来已越来越多的用于高温合金零部件的制造。型壳的配方及制造工艺是熔模精密铸造最重要的组成部分之一，直接影响浇铸工艺，决定了最终金属零件的质量（尺寸精度、表面粗糙度等），甚至影响零件的机械性能。目前，硅溶胶、硅酸乙酯和水玻璃广泛应用于型壳的制造，其中硅溶胶是一种性能优良的粘结剂，其价格相对便宜，所配涂料保存时间长，制壳过程中产生的环境污染小，成形零件具有很好的尺寸精度及表面粗糙度，这使得硅溶胶型壳在航空制造业中的应用日益广泛。硅酸乙酯由其所制得的型壳尺寸精度高、表面粗糙度低、型壳强度高，制造过程中干燥迅速，且可以采用氨气来进一步加快型壳的干燥，使得其生产效率较高，非常适用于制造航空用精密零件，但是该种型壳对环境影响较大。而水玻璃型壳对熔模的润湿性较差、高温强度较低，导致铸件的表面质量与尺寸精度均较低，目前主要用来制造一些要求较低的零件。

熔模铸造型壳的配方与制造工艺都将直接影响其透气性，而型壳的透气性直接决定了金属液的充型并最终影响了铸件的质量，型壳的透气性不好易使型壳产生浇不足、气孔等缺陷。目前，研究大多侧重于型壳配方、制壳工艺对型壳强度、尺寸精度等方面的影响，由于缺乏型壳透气性测试装置，特别是高温下的透气性能，所以导致对型壳透气性研究则较少，这就给全面评价型壳的性能带来了困难；目前也缺乏型壳透气性测试的相关设备和方法。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种熔模精铸型壳透气性测试装置及其测试方法，它具有测试型壳数据方便，提高精铸造成型质量的优点。

本发明是这样来实现的，一种熔模精铸型壳透气性测试装置，它包括空压机、储气罐、过滤器、开关阀、减压阀、压力表Ⅰ、金属管路、调节阀、截止阀、流量计、压力表Ⅱ、温度控制仪、石英管和高温电炉，其特征在于空压机、储气罐、过滤器、开关阀、减压阀和压力表Ⅰ依次串联组成测试干路，测试干路的末端连接若干个测试支路，每个测试支路是由依次串联在金属管路上的调节阀、截止阀、流量计和压力表Ⅱ组成，每个测试支路的末端均与石英管的一端相连，石英管的另一端位于高温电炉内，高温电炉上连有温度控制仪；其测试方法包括以下步骤：1）根据熔模精铸测试样件的制造方法和型壳制造工艺，制取待测试型壳若干，并安装至测试装置中；2）同时通过空压机对储气罐进行充气，获得测试用的压力气体；3）通过温度控制仪控制高温电炉至所需的测试温度T；4）通过开关阀和减压阀控制气路系统的压力，并通过各条测试支路的调节阀分别调节测试支路的测试压力P；5）通过流量计读取该条测试支路的流量Q/t；6）根据公式（1）计算获得该温度T条件下熔模精铸型壳的透气性K，

                                                                                       （1）

式中：K—型壳透气性，m⁴/(N·min)；

Q/t—通过型壳的气体流量，m³/min；

d—试样平均壁厚，m；

P—空气压力，Pa(N/m²)；

A—试样内表面积，m²；

特定温度T下型壳的透气性由通过型壳的气体流量Q/t、试样平均壁厚d、空气压力P以及试样内表面积A这4个参数决定。

本发明的技术效果是：本发明不仅可以用于测定型壳在各种温度下的透气性，评价型壳配方、制造工艺等对型壳透气性影响的规律，还能同时完成多个型壳的测试，操作简单方便；提高了精铸型壳质量和充型性能，进而提高熔模精铸造成型质量。

附图说明

图1为熔模铸造型壳透气性测试装置的结构示意图。

图2为熔模精铸型壳透气性测试方法的原理方框图。

图3为透气性测试试验样件的结构示意图。