[发明专利]立式离心铸造的气泡运动物理模拟装置及其模拟铸型

说明书

本发明涉及一种立式离心铸造的气泡运动物理模拟装置及其模拟铸型，模拟铸型包括用于被驱动装置驱动而旋转的模拟铸型本体，模拟铸型本体包括基础部分和透明部分，基础部分与透明部分围成用于容纳模拟流体的模拟浇注型腔，模拟铸型上还设置有用于向模拟浇注型腔中通入气泡的气泡产生结构。通过驱动装置控制模拟铸型转动，达到离心铸造设备的模拟效果，并通过气泡产生结构向型腔内的模拟流体中通入气泡，在模拟铸型本体随离心转盘转动的过程中，通过直观观测气泡的实时位置，并加以分析，可直接得到气泡在模拟铸型中的运动规律，结构比较简单，且通过模拟装置使得试验成本较低，结果直观可得。

技术领域

本发明涉及一种试验装置，特别是涉及一种立式离心铸造的气泡运动物理模拟装置及其模拟铸型。

背景技术

铸件中的气体对其质量有重要影响，气体夹杂在铸件中冷却后会在铸件内部形成气孔，从而显著降低铸件的强度和塑性，对铸件质量产生破坏。气体在铸件中有三种存在形态，即1）以“溶液”或“固溶体”的形式存在，这是气体在合金熔体中的主要存在形式；2）当含量超过其溶解度后以气泡的形式析出并存在，最终形成气孔；3）以化合物或络合态的形式存在。在钛合金熔体的充型与凝固过程中，气体运动的状态及特征直接影响到钛合金熔体中气缩孔缺陷的产生与否，对钛合金铸件最终组织形态及力学性能等起着重要作用。

高温下，钛和钛合金熔体具有极高的化学活性，气体在熔化的钛合金中有很高的溶解度。当钛合金熔体凝固时，熔体的温度下降使得溶解在熔体中的气体逸出并形成气泡。随着凝固过程的进行，形成的气泡有一些析出在固体表面形成表面或表层下气孔，有的则残留在铸件中形成内孔。目前对于钛合金的立式离心精密铸造过程孔洞类缺陷的研究很多，但是大多数都是集中在离心铸造工艺条件下气动缺陷的最终位置及数量的研究，包括设计合理的铸件结构和浇注系统来改善气孔缺陷，工艺参数对铸件孔洞类缺陷的影响规律以及气泡在离心场下运动规律的理论分析，但是这种分析只能依靠离心铸造成型后的气泡位置进行理论研究，对于气泡在铸件成型过程中的真实运动规律无法得知，因此需要设计一种模拟装置来仿真气泡在铸件成型过程中的运动规律，进而可以直观观测到其最终的气泡位置，进而能够在后续中较好的控制气孔的产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可直观观测到气泡运动过程的立式离心铸造的气泡运动物理模拟装置；本发明的目的还在于提供一种该立式离心铸造的气泡运动物理模拟装置的模拟铸型。

为实现上述目的，本发明模拟铸型的技术方案是：

模拟铸型，包括用于被驱动装置驱动而旋转的模拟铸型本体，模拟铸型本体包括基础部分和透明部分，基础部分与透明部分围成用于容纳模拟流体的模拟浇注型腔，模拟铸型上还设置有用于向模拟浇注型腔中通入气泡的气泡产生结构。

透明部分由一个或两个以上的上下叠设的有机玻璃板构成。

有机玻璃板有两块，其中下层的有机玻璃板上设置有贯通该有机玻璃板上下板面的贯通孔，基础部分包括有基板，所述基板、贯通孔和上层有机玻璃板共同构成所述模拟浇注型腔。

气泡产生结构包括设置在基板上的气泡产生室，所述气泡产生室为贯通基板两个板面的通孔，基板具有用于将通孔的下端密封在转台上的下板面。

模拟浇注型腔包括设置在回转中心两侧的左型腔和右型腔，模拟铸型的回转中心处设置有分别与左、右型腔相通的进液口。

气泡产生结构设置于模拟浇注型腔远离回转中心的一侧。

左、右型腔的其中一个为迷宫式型腔。

本发明的立式离心铸造的气泡运动物理模拟装置的技术方案是: