[实用新型]一种大型铸件凝固分析装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种大型铸件凝固分析装置，属于金属凝固过程分析领域。

背景技术

大型铸件凝固时间长，容易出现组织缺陷。而其重量都在数吨或者数百吨以上，一旦出现缺陷导致报废，造成的损失不可估量。为此，在大型铸件生产之前，必须对铸件凝固过程进行认真分析，考虑成分、处理工艺等对铸件凝固组织的影响，进行大量优化试验，以防止出现缺陷，保证生产可靠性。但目前分析大型铸件凝固过程的试验设备缺乏，工艺实验只能通过浇铸大型试块或实际铸件来进行，不仅成本高昂，而且试验周期长，无法开展大量试验，为大型铸件质量控制带来困难。

目前现有的一些热模拟试验设备，基本上都针对冶金轧制过程，使用微小尺寸试样模拟加热、冷却、变形过程中的组织响应，对分析大型铸件的缓慢凝固过程无法提供有效帮助。中国发明申请公开说明书200910199568.X公开了一种研究外部强冷条件下初始凝固行为和准确模拟凝固组织水平生长过程的方法及其实现装置，但该方法并不能实现大型铸件凝固过程的分析。中国实用新型专利说明书200720067245.1则涉及了Gleeble系热模拟试验机的试样急冷装置的设计，以实现试样的快速冷却，但无法应用于大型铸件缓慢凝固过程。

发明内容

铸件的凝固过程，其本质是一个热量散失的过程。大型铸件凝固时间长的根本原因，是其热量散失缓慢。但是，实验室模拟大型铸件凝固进行分析时，只能使用小尺寸试块，难以达到真实的分析效果。因此，对于小尺寸试块，只要能够减缓其热量散失速度，使其像大型铸件一样缓慢凝固，就能够使用小尺寸试块，实现对大型铸件凝固过程和凝固组织的分析。

为此，本发明的目的是提供一种大型铸件凝固分析装置，用小试块实现对大型铸件的凝固过程和凝固组织的分析，通过下列技术方案实现。

一种大型铸件凝固分析装置，包括加热炉、坩埚、温度控制器、温度采集系统、测温热电偶、控温热电偶；所述坩埚置于加热炉中，加热炉内设置与温度控制器相连的控温热电偶，用于检测并向温度控制器提供加热炉温度，以使温度控制器依据试块缓慢凝固所需的温度调控加热炉的温度；坩埚内设置与温度采集系统相连的测温热电偶，用于实时检测加热炉温度对应试块凝固过程的情况。

所述坩埚为常用坩埚，如石墨坩埚、三氧化二铝坩埚、二氧化硅坩埚、氧化锆坩埚。

所述温度控制器、温度采集系统均为普通的温度控制器和温度采集系统。

使用时，将铸件用合金液浇入坩埚中，温度控制器和控温热电偶根据大型铸件的凝固结晶温度和凝固时间，控制加热炉的保温温度和时间，使合金液按照大型铸件的凝固过程缓慢冷却凝固；温度采集系统通过测温热电偶实时检测加热炉温度对应试块凝固过程的情况。凝固结束后，对试块进行组织分析，即可实现对大铸件凝固过程和凝固组织的分析。

本实用新型的优点：该装置能够准确控制小试块的热量散失过程，使其按照大型铸件一样缓慢凝固，能分析大型铸件的缓慢凝固过程和凝固组织；该装置具有成本低廉、稳定可靠、操作方便等特点。

附图说明

图1为本实用新型大型铸件凝固分析装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型进一步说明。

如图1，大型铸件凝固分析装置，包括加热炉1、坩埚2、温度控制器3、温度采集系统4、测温热电偶5、控温热电偶6；所述坩埚2为三氧化二铝坩埚，并置于加热炉1中，加热炉1内设置与温度控制器3相连的控温热电偶6，用于检测并向温度控制器3提供加热炉1温度，以使温度控制器3依据试块缓慢凝固所需的温度调控加热炉1的温度；坩埚2内设置与温度采集系统4相连的测温热电偶5，用于实时检测加热炉1温度对应试块凝固过程的情况。

根据铸件的合金成分和相图，确定其凝固温度；根据其热节尺寸，确定其凝固时间。然后据此设定加热炉炉温，装置开始运行。将铸件用合金液7浇入坩埚中，温度控制器和控温热电偶根据大型铸件的凝固结晶温度和凝固时间，控制加热炉的保温温度和时间，使合金液按照大型铸件的凝固过程缓慢冷却凝固；温度采集系统通过测温热电偶实时检测加热炉温度对应试块凝固过程的情况。

通过数据采集系统检测铸件热节中心和试块中心的凝固温度曲线。凝固结束后，分别对其凝固组织进行分析，结果表明，试块凝固组织与大型铸件热节心部凝固组织完全一致；而检测到的试块与热节中心的凝固过程温度曲线基本重合；实现对大铸件凝固过程和凝固组织的分析。可见，使用该装置能够准确分析大型铸件的凝固过程和凝固组织。