[发明专利]一种底注式测试合金热裂倾向性的实验装置及方法

权利要求书

1.一种底注式测试合金热裂倾向性的实验装置，包括槽钢支座（1），其特征在于：所述槽钢支座（1）上侧的中部设置有浇注出液口（11），浇注出液口（11）的侧部设置有浇注进液口（12）；所述浇注进液口（12）的上方设置有浇注口（7），所述浇注出液口（11）的上方设置有试样模具（2），试样模具（2）型腔内的横浇道的端部通过连接螺杆（4）与拉力传感器（5）相连；所述槽钢支座（1）的下侧、浇注进液口（12）与浇注出液口（11）之间，设置有底注式浇道（8）；所述槽钢支座（1）由十字型支座主体（9）构成，十字型支座主体（9）的四个固定连接台（10）的外侧端部，分别设置有若干个角钢调位连接孔（13）；用于安装所述拉力传感器（5）的连接角钢（6）通过角钢固定孔（41）与固定连接台（10）上、相应位置的角钢调位连接孔（13）相连，拉力传感器（5）的一端与连接角钢（6）上的传感器连接孔（40）相连，拉力传感器（5）的另一端与连接螺杆（4）的一端相连；所述试样模具（2）为分体组装式结构，由结构相同的三叉管Ⅰ（14）、三叉管Ⅱ（15）、三叉管Ⅲ（16）和三叉管Ⅳ（17）构成，且各三叉管均包括弧形拼接管体（27），弧形拼接管体（27）的下部设置有拼接固定座（28），弧形拼接管体（27）的两侧分别设置有横向支管（29）；四个三叉管的弧形拼接管体（27）围合构成的充型型腔（24）与相邻两个横向支管（29）围合构成的各横浇道相连通，横浇道的端部分别设置有螺杆插孔（31）；同时，充型型腔（24）的下端与槽钢支座（1）中部的浇注出液口（11）相连，充型型腔（24）的上端设置有补缩冒口（26）。

2.根据权利要求1所述的底注式测试合金热裂倾向性的实验装置，其特征在于：所述各三叉管中的至少一个弧形拼接管体（27）上设置有温度测试孔（30），所述各弧形拼接管体（27）一侧的横向支管（29）上分别设置有温度测试孔（30）。

3.根据权利要求1所述的底注式测试合金热裂倾向性的实验装置，其特征在于：所述相邻两个横向支管（29）围合构成的横浇道的外侧，设置有固态加热线圈（3）；且四个三叉管的弧形拼接管体（27）围合构成的充型型腔（24）内部也设置有固态加热线圈（3）。

4.根据权利要求1所述的底注式测试合金热裂倾向性的实验装置，其特征在于：所述试样模具（2）上、相邻两个横向支管（29）分别围合构成的横浇道Ⅰ（20）、横浇道Ⅱ（21）、横浇道Ⅲ（22）和横浇道Ⅳ（23）的内径各不相同，且四个截面积不同的横浇道以圆柱形充型型腔（24）的轴线为中心，呈“十”字型对称分布；横浇道Ⅰ（20）、横浇道Ⅱ（21）、横浇道Ⅲ（22）和横浇道Ⅳ（23）的中心轴线均处于同一水平面内。

5.根据权利要求1所述的底注式测试合金热裂倾向性的实验装置，其特征在于：所述底注式浇道（8）由对称布置的两个分体式浇道壳体（32）构成，分体式浇道壳体（32）的内部设置有U型浇道（37），U型浇道（37）位于分体式浇道壳体（32）上侧的两端，分别设置有浇道入口（33）和浇道出口（34）；并且，浇道入口（33）与浇注口（7）的下端相连，浇道出口（34）则与试样模具（2）的下端相连。

6.根据权利要求5所述的底注式测试合金热裂倾向性的实验装置，其特征在于：所述底注式浇道（8）的浇道入口（33）与浇注口（7）的下端部之间设置有浇口密封圆环（35），浇口密封圆环（35）与浇道入口（33）处的密封环卡槽（36）相连接；所述底注式浇道（8）的浇道出口（34）与试样模具（2）的下端部之间设置有模具密封圆环（25）。

7.根据权利要求1所述的底注式测试合金热裂倾向性的实验装置，其特征在于：所述浇注口（7）包括陶瓷立管（38），陶瓷立管（38）的上端设置有浇口杯（39），陶瓷立管（38）的下端与所述槽钢支座（1）上设置的浇注进液口（12）相连；所述浇口杯（39）内还设置有过滤网。

8.利用权利要求1所述的实验装置进行底注式测试合金热裂倾向性的实验方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、实验前检查记录仪、拉力传感器（5）、热电偶及数据采集单元是否正常工作；

步骤二、装配分体组装式结构的试样模具（2）；并且在装配试样模具（2）之前，于底注式浇道（8）的U型浇道（37）内壁，以及各三叉管的弧形拼接管体（27）上、朝向充型型腔（24）内部的一侧，分别涂上涂料；

步骤三、利用试样模具（2）横向支管（29）外侧以及充型型腔（24）内部的固态加热线圈（3），对试样模具（2）进行预热，并根据具体的实验要求，使试样模具（2）的温度保持在20～300℃之间的任意温度范围；

步骤四、将连接螺杆（4）调整到初始位置，并将连接螺杆（4）的一端与拉力传感器（5）相连，连接螺杆（4）的另一端则与试样模具（2）横浇道端部的螺杆插孔（31）相连；

步骤五、布设好实验装置的保温材料、横浇道端部螺杆插孔（31）处的石墨堵头，以及记录仪的信号输入数据线，准备进行合金浇注；

步骤六、在合金浇注之前，采用外加法加入覆盖剂、精炼剂、除渣剂、除气剂，按照使用要求选取合适的比重用量；并且，所加入的覆盖剂，精炼剂，除渣剂，除气剂均利用尺寸为0.1×50×400mm的铝箔包裹缠绕成多个铝箔小包、并做好标记；

步骤七、将合金锭置于坩埚加热至熔化后，置于室温环境，然后，将步骤六中制备的铝箔小包缠绕在金属棒一端，依次放于金属液内、并不断搅拌直至该铝箔小包成为熔融状态，之后，再将坩埚重新放入加热炉中加热并保温至熔化温度；且每次操作只能加入一个铝箔小包，操作间隔为10～15分钟；金属液经过搅拌、除气、扒渣、再搅拌、保温一系列操作之后，于熔化温度、经由浇注口（7）浇入到试样模具（2）中，等待冷却，定型；

步骤八、合金浇注完成后，根据合金种类、合金热裂倾向性大小，来选择合金凝固时间，直至铸件温度下降至300℃时，停止记录仪的工作；记录仪记录后的数据转入计算机进行处理，最后，开启试样模具（2）、取出试样。