一種壓鑄模具材料熱疲勞性能測試裝置制造方法

專利名稱:一種壓鑄模具材料熱疲勞性能測試裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種壓鑄模具材料熱疲勞性能測試裝置，包括設(shè)備框架；加熱總成，包括盛有鋁液的坩堝，坩堝外設(shè)置加熱元件；冷卻總成，包括水箱、冷卻水管路和冷卻氣體管路；控制總成；定位總成，包括設(shè)置在水箱和坩堝上部的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)連接試樣固定裝置；所述試樣固定裝置包括中空試樣，試樣內(nèi)腔設(shè)置有冷卻通道；本實用新型還包括試樣熱電偶測溫裝置。本實用新型的有益效果是：（1）采用空心試樣，試樣內(nèi)部通冷卻水，并在加熱后先噴氣再噴脫模劑，充分模擬了模具實際的工作環(huán)境，測試過程更真實，試驗結(jié)果更具有參考價值；（2）試樣熱電偶測溫裝置記錄了試樣離高溫表面不同距離的溫度，為分析壓鑄模具實際工作時的溫度分布及熱疲勞區(qū)的深度提供理論基礎(chǔ)。
【專利說明】一種壓鑄模具材料熱疲勞性能測試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及金屬材料測試設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種壓鑄模具材料熱疲勞性能測試裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]熱疲勞是壓鑄模失效的最主要形式，合金澆注溫度越高，壓鑄模表面溫度也越高，壓鑄模熱疲勞失效越嚴(yán)重。熱疲勞直接影響到模具的使用壽命和壓鑄件精度和成本，因此精確預(yù)測壓鑄模具材料的熱疲勞壽命是設(shè)計長壽命壓鑄模的基礎(chǔ)。目前常用的壓鑄模熱疲勞性能測試方法主要有片狀試樣法和龜裂評級法(Uddeholm法)，對片狀或棒狀的實心試樣經(jīng)加熱(感應(yīng)加熱、電阻爐或鹽浴爐)和循環(huán)水冷卻來評估模具材料的熱疲勞性能，這兩種方法的測試環(huán)境與壓鑄模實際工作環(huán)境存在很大差異，測試精度低，結(jié)果誤差大，不能以此精確預(yù)測壓鑄模具材料的熱疲勞壽命。
[0003]公告號為CN201378134Y的中國專利公開了一種制造材料通用的熱疲勞模擬試驗裝置，由機(jī)架、高頻加熱器、控制電路和冷卻器組成，該裝置感應(yīng)加熱實心棒狀試樣，噴水冷卻試樣，測試環(huán)境與壓鑄模的實際工況不符，測試結(jié)果誤差大；公告號為CN2859525Y的中國專利公開了一種壓鑄模具材料在熔融鋁液態(tài)中的熱熔損與熱疲勞試驗裝置，該裝置鋁液加熱實心棒狀試樣后，采用空冷冷卻試樣，測試環(huán)境與壓鑄模的實際工況也不符，測試結(jié)果也不準(zhǔn)確。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型所要解決的問題是，針對上述測試裝置存在的不足，提供一種能充分模擬壓鑄模實際工作環(huán)境、提高熱疲勞測試精度的壓鑄模具材料熱疲勞性能測試裝置。
[0005]本實用新型為解決上述問題所采用的技術(shù)方案是:一種壓鑄模具材料熱疲勞性能測試裝置，包括:設(shè)備框架，設(shè)備框架上設(shè)有排水口 ；
[0006]加熱總成，包括安裝在設(shè)備框架底座的爐體，爐體內(nèi)放置SiC坩禍，坩禍外壁設(shè)有加熱元件，坩禍內(nèi)盛放有鋁液；
[0007]冷卻總成，包括水箱和冷卻水管路，水箱與i甘禍相鄰設(shè)置在設(shè)備框架底座上，水箱的內(nèi)側(cè)壁上安裝有噴嘴，噴嘴通過管道與冷卻水管路連通；
[0008]定位總成，包括設(shè)置在水箱和坩禍上部的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)的軸端設(shè)置試樣固定裝置；
[0009]所述試樣固定裝置包括試樣、法蘭、圓管及與軸端連接的接頭，所述試樣為中空試樣，與法蘭連接；所述圓管一端與接頭連接，一端與法蘭連接，圓管與試樣內(nèi)腔連通；所述接頭開設(shè)進(jìn)水口和出水口，出水口與圓管連通，進(jìn)水口連接有導(dǎo)管，導(dǎo)管穿過圓管和法蘭，伸入試樣內(nèi)腔；
[0010]所述冷卻總成還包括冷卻氣體管路，所述冷卻氣體管路與水箱上的噴嘴通過管道連通，所述設(shè)備框架上還設(shè)置有排氣口。
[0011]所述試樣內(nèi)部設(shè)置有試樣熱電偶測溫裝置，坩禍內(nèi)裝有鋁液熱電偶測溫裝置，鋁液熱電偶測溫裝置浸入鋁液中。
[0012]所述壓鑄模具材料熱疲勞性能測試裝置還包括控制總成，控制總成包括控制箱、控制主機(jī)、與加熱總成連接的加熱控制電路、與定位總成連接的定位控制電路和與冷卻總成連接的冷卻控制電路。
[0013]所述接頭與圓管、圓管與法蘭、法蘭與試樣均采用螺紋連接。
[0014]所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)由水平驅(qū)動機(jī)構(gòu)、豎直驅(qū)動機(jī)構(gòu)、箱體及設(shè)置在設(shè)備框架上的電子感應(yīng)裝置組成，水平驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括水平電動機(jī)和與水平電動機(jī)相連的第一蝸桿傳動裝置，所述第一蝸桿傳動裝置的兩端安裝在設(shè)備框架上；豎直驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括豎直電動機(jī)和與豎直電動機(jī)相連的第二蝸桿傳動裝置，所述第二蝸桿傳動裝置與第一蝸桿傳動裝置呈十字交錯設(shè)置，交錯處設(shè)置在箱體內(nèi)，第二蝸桿傳動裝置的軸端連接試樣固定裝置。
[0015]本實用新型的有益效果是:1、采用中空試樣測試，試樣內(nèi)部通冷卻水，加熱后先噴氣再噴脫模劑，充分模擬了壓鑄模具在工業(yè)實際生產(chǎn)中的環(huán)境，提高了測試精度，測試結(jié)果誤差小，能更準(zhǔn)確地預(yù)測壓鑄模具材料的熱疲勞壽命，為設(shè)計長壽命壓鑄模提供了理論基礎(chǔ)。2、試樣熱電偶測溫裝置記錄了熱疲勞測試過程中試樣離高溫表面不同距離的溫度，為分析壓鑄模具實際工作時的溫度分布及熱疲勞區(qū)的深度提供理論基礎(chǔ)。3、采用可編程控制器和工業(yè)計算機(jī)控制系統(tǒng)，自動控制壓鑄模熱疲勞測試過程的執(zhí)行，保證了測試結(jié)果的精度，同時也節(jié)約了大量的人力。

【附圖說明】

[0016]圖1為本實用新型的一個具體實施例的平面示意圖。
[0017]圖2為試樣固定裝置13的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]其中:1、豎直電動機(jī)；2、水平電動機(jī)；3、第一蝸桿傳動裝置；4、第二蝸桿傳動裝置；5、設(shè)備框架；6、電子感應(yīng)裝置；7、排氣口 ；8、排水口 ；9、試樣熱電偶測溫裝置；10、鋁液熱電偶測溫裝置；11、入水管道；12、出水管道；13、試樣定位裝置；14、爐體；15、加熱元件；
16、坩禍；17、鋁液；18、爐蓋；19、水箱；20、箱體；21、噴嘴；22、冷卻水管路；23、冷卻氣體管路；24、控制箱；25、控制主機(jī)；26、試樣；27、接頭；271、進(jìn)水口 ；272、出水口 ；28、法蘭；29、圓管；30、導(dǎo)管。

【具體實施方式】
[0019]為了更好的理解本實用新型，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明。
[0020]如圖1所示的一種壓鑄模具材料熱疲勞性能測試裝置，包括設(shè)備框架5，設(shè)備框架5上設(shè)有排氣口 7和排水口 8，設(shè)備框架5上還設(shè)置有電子感應(yīng)裝置6，以采集試樣26的空間位置。
[0021]加熱總成，包括安裝在設(shè)備框架5底座的爐體14 (對坩禍16保溫)，爐體14上設(shè)置爐蓋18，爐體14內(nèi)放置SiC坩禍16，坩禍16外壁設(shè)有加熱元件15，坩禍16內(nèi)盛放有鋁液17，加熱元件15通電后加熱鋁液17。
[0022]冷卻總成，包括水箱19、冷卻水管路23和冷卻氣體管路22，水箱19與坩禍16相鄰設(shè)置在設(shè)備框架5底座上，水箱19的內(nèi)側(cè)壁上安裝有噴嘴21，噴嘴21分別與冷卻水管路
23、冷卻氣體管路22連通，冷卻水管路23上設(shè)置有電磁水閥，內(nèi)部通入水作脫模劑，冷卻氣體管路22上設(shè)置有電磁氣閥，內(nèi)部通入氣體。
[0023]定位總成，由水平驅(qū)動機(jī)構(gòu)和豎直驅(qū)動機(jī)構(gòu)組成，水平驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括水平電動機(jī)2和與水平電動機(jī)2相連的第一蝸桿傳動裝置3，第一蝸桿傳動裝置3的兩端安裝在設(shè)備框架5上；豎直驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括豎直電動機(jī)I和與豎直電動機(jī)I相連的第二蝸桿傳動裝置4，所述第二蝸桿傳動裝置4與第一蝸桿傳動裝置3呈十字交錯設(shè)置，交錯處設(shè)置在箱體20內(nèi)，在所述的第二蝸桿傳動裝置4的軸端連接試樣固定裝置13，通過水平驅(qū)動機(jī)構(gòu)和豎直驅(qū)動機(jī)構(gòu)帶動箱體20運動，箱體20運動帶動試樣移動，調(diào)節(jié)試樣26在鋁液17和水箱19中的位置。
[0024]如圖2所示，試樣固定裝置13包括試樣26、法蘭28、圓管29及與第二蝸桿傳動裝置4軸端連接的接頭27，所述試樣26內(nèi)部中空，與法蘭28通過螺紋連接；所述接頭27開設(shè)進(jìn)水口 271和出水口 272，出水口 272與圓管29連通(出水口 272外部與出水管道12連通)，進(jìn)水口 271連接有導(dǎo)管30(進(jìn)水口 271外部與入水管道11連通)，導(dǎo)管30穿過圓管29和法蘭28，伸入試樣26的內(nèi)腔，作為入水通道為試樣26提供冷卻水；所述圓管29 —端與接頭27連接，一端與法蘭28連接，圓管29與試樣26內(nèi)腔連通，為試樣26提供出水通道；接頭27與圓管29、圓管29與法蘭28均采用螺紋連接。
[0025]所述試樣26內(nèi)部設(shè)置有試樣熱電偶測溫裝置9，用來采集熱疲勞測試過程中試樣26離高溫表面不同距離的溫度；坩禍16內(nèi)裝有鋁液熱電偶測溫裝置10，鋁液熱電偶測溫裝置10浸沒在鋁液17中，實時監(jiān)測鋁液17的溫度。
[0026]所述壓鑄模具材料熱疲勞性能測試裝置還包括控制總成，控制總成包括控制箱
24、控制主機(jī)25、與加熱總成連接的加熱控制電路、與定位總成連接的定位控制電路以及與冷卻總成連接的冷卻控制電路，試樣26的熱疲勞測試過程由控制總成自動控制。
[0027]利用本實用新型測試壓鑄模具材料的熱疲勞性能的具體過程包括以下幾個步驟:
[0028]步驟1，啟動電源及控制主機(jī)25，設(shè)定鋁液17的加熱溫度、試樣26在鋁液17中的浸泡時間、試樣26在水箱19中的噴氣時間及噴脫模劑時間、熱疲勞循環(huán)次數(shù)(試樣26完成加熱過程、噴氣及噴脫模劑冷卻過程為一次熱疲勞測試)；
[0029]步驟2，根據(jù)試樣26浸入鋁液17的深度及進(jìn)入水箱19噴氣噴水的位置，利用電子感應(yīng)裝置6采集試樣26在豎直方向和水平位置的設(shè)定位置，調(diào)節(jié)水平驅(qū)動機(jī)構(gòu)和豎直驅(qū)動機(jī)構(gòu)(試樣26初始位置在鋁液17的上方，即鋁液17上位)，在控制主機(jī)25中設(shè)定驅(qū)動機(jī)構(gòu)移動速度和路線；
[0030]步驟3，啟動加熱控制電路加熱坩禍16內(nèi)的鋁液17后進(jìn)入測試狀態(tài)；
[0031]步驟4，持續(xù)在試樣26內(nèi)部通入冷卻水，當(dāng)鋁液熱電偶測溫裝置10顯示的溫度與鋁液17的溫度設(shè)定值一致，啟動定位控制電路，控制豎直驅(qū)動機(jī)構(gòu)將將試樣26從初始位置下降到鋁液17中的設(shè)定位置，浸泡O?30s左右后快速提起脫離鋁液17 (試樣26在鋁液17中的浸泡時間根據(jù)實際情況而定)；同時利用試樣熱電偶測溫裝置9記錄熱疲勞測試過程中試樣26與高溫表面不同距離的溫度；
[0032]步驟5，控制水平驅(qū)動機(jī)構(gòu)將試樣26移動至水箱19上方位置，然后控制豎直電動機(jī)I將試樣26從水箱19上位下降到其在水箱19中的設(shè)定位置，啟動冷卻控制電路，打開電磁氣閥噴高壓氣體，O?3s后關(guān)閉電磁氣閥(噴氣時間根據(jù)實際情況而定)；
[0033]步驟6，打開電磁水閥噴脫模劑，O?1s后關(guān)閉電磁水閥(噴水時間根據(jù)實際情況而定)，控制豎直電動機(jī)I將試樣26從水箱下位提升到水箱上位，水平電動機(jī)2將試樣26水平移動到鋁液17上位，完成一次循環(huán)；
[0034]步驟7，重復(fù)步驟4-6，直至達(dá)到設(shè)定的循環(huán)次數(shù)。
[0035]本實用新型中，豎直驅(qū)動機(jī)構(gòu)的運動行程為O?40cm，豎直方向上的移動時間為O?2s ;水平驅(qū)動機(jī)構(gòu)的運動行程為O?100cm，水平方向上的移動時間為O?2s ;本實用新型可用于各種壓鑄模具材料的熱疲勞試驗，試樣26也可先表面處理再進(jìn)行熱疲勞測試。
[0036]以上所述僅為本實用新型的實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種壓鑄模具材料熱疲勞性能測試裝置，包括:設(shè)備框架，設(shè)備框架上設(shè)有排水口 ； 加熱總成，包括安裝在設(shè)備框架底座的爐體，爐體內(nèi)放置SiC坩禍，坩禍外壁設(shè)有加熱元件，坩禍內(nèi)盛放有鋁液； 冷卻總成，包括水箱和冷卻水管路，水箱與i甘禍相鄰設(shè)置在設(shè)備框架底座上，水箱的內(nèi)側(cè)壁上安裝有噴嘴，噴嘴通過管道與冷卻水管路連通； 定位總成，包括設(shè)置在水箱和坩禍上部的驅(qū)動機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)的軸端設(shè)置試樣固定裝置，其特征在于， 所述試樣固定裝置包括試樣、法蘭、圓管及與軸端連接的接頭，所述試樣為中空試樣，與法蘭連接；所述圓管一端與接頭連接，一端與法蘭連接，圓管與試樣內(nèi)腔連通；所述接頭開設(shè)進(jìn)水口和出水口，出水口與圓管連通，進(jìn)水口連接有導(dǎo)管，導(dǎo)管穿過圓管和法蘭，伸入試樣內(nèi)腔； 所述冷卻總成還包括冷卻氣體管路，所述冷卻氣體管路與水箱上的噴嘴通過管道連通，所述設(shè)備框架上還設(shè)置有排氣口。2.如權(quán)利要求1所述的一種壓鑄模具材料熱疲勞性能測試裝置，其特征在于，所述試樣內(nèi)部設(shè)置有試樣熱電偶測溫裝置，坩禍內(nèi)設(shè)有鋁液熱電偶測溫裝置，鋁液熱電偶測溫裝置浸入鋁液中。3.如權(quán)利要求1所述的一種壓鑄模具材料熱疲勞性能測試裝置，其特征在于，還包括控制總成，控制總成包括控制箱、控制主機(jī)、與加熱總成連接的加熱控制電路、與定位總成連接的定位控制電路和與冷卻總成連接的冷卻控制電路。4.如權(quán)利要求1所述的一種壓鑄模具材料熱疲勞性能測試裝置，其特征在于，所述接頭與圓管、圓管與法蘭、法蘭與試樣均采用螺紋連接。5.如權(quán)利要求1所述的一種壓鑄模具材料熱疲勞性能測試裝置，其特征在于，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)由水平驅(qū)動機(jī)構(gòu)、豎直驅(qū)動機(jī)構(gòu)、箱體及設(shè)置在設(shè)備框架上的電子感應(yīng)裝置組成，水平驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括水平電動機(jī)和與水平電動機(jī)相連的第一蝸桿傳動裝置，第一蝸桿傳動裝置的兩端安裝在設(shè)備框架上；豎直驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括豎直電動機(jī)和與豎直電動機(jī)相連的第二蝸桿傳動裝置，所述第二蝸桿傳動裝置與第一蝸桿傳動裝置呈十字交錯設(shè)置，交錯處設(shè)置在箱體內(nèi)，第二蝸桿傳動裝置的軸端連接試樣固定裝置。
【文檔編號】G01N3-60GK204269498SQ201420760929
【發(fā)明者】潘成剛, 肖琴, 楊虎群, 馬文超, 趙川翔, 丁紫正, 雷志斌, 周家林, 何鵬 [申請人]武漢科技大學(xué)