專利名稱：鑄造過程流體模擬裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種鑄造過程流體模擬裝置，尤其是低壓鑄造過程的水模擬裝置，特別用于模擬低壓鑄造過程中金屬液的流動。
技術背景鑄造行業(yè)是制造業(yè)的重要組成部分，對國民經濟的發(fā)展起著重要作用，同時，鑄造業(yè)又是產品質量不易保證，廢品率較高的產業(yè)。合金鑄造的過程涉及到凝固理論、傳熱學、 工程力學、流體力學等多種學科。充型不穩(wěn)定可導致多種鑄造缺陷的產生。在申請?zhí)枮镃N89210181. 4申請人為沈陽工業(yè)學院的文件中披露了一種鑄造過程模擬器，由模擬鑄造過程中每個動作的指示燈和微型繼電器組成的動作模擬板和模擬鑄造過程中切換開關的手動開關組成的信號輸入模擬板構成。其特征在于模擬動作過程進行控制過程微機程序的調試。節(jié)省調試中的人力，物資和經費，減少現場調試，時間，提高鑄造生產效率。在申請?zhí)枮镃N200410100470. 1申請人為中國科學院金屬研究所的文件中披露了一種可視化鑄造方法，具體地說是一種“看得見”的鑄造方法。本發(fā)明首先采用數值模擬技術計算鑄件的充型和凝固過程，預報并減少(或消除)鑄件常規(guī)的縮孔疏松、熱裂等缺陷； 然后通過三維X射線實時監(jiān)測系統實際觀察鑄件充型和凝固過程，通過透視金屬液在型腔中的運動，可直接觀察到氣孔、夾雜等目前依賴模擬手段無法預報的鑄造缺陷；最后通過模擬與觀測集成，優(yōu)化澆注系統設計，生產近終形的優(yōu)質鑄件。本發(fā)明為中國鑄造業(yè)提供一種能夠實現節(jié)能降耗、減少環(huán)境資源壓力、提高鑄件合格率和工藝出品率、減少加工余量、實現近終形的可視化鑄造技術。它適用于普通砂型鑄造、精密鑄造等不同合金和尺寸規(guī)格的鑄件的鑄造過程。這種方法的缺點在于，需要在工作條件惡劣的情況下建構觀測系統和控制系統，并不能在事前以更為經濟、安全的方式實現控制
實用新型內容
本領域技術人員容易知道一般解決充型不穩(wěn)定的方法是運用計算機軟件 ViewCast、ProCast等進行模擬先繪制出鑄件的三維圖形，然后在計算機中設置鑄造參數，利用軟件來觀測其充型過程，從而優(yōu)化鑄造工藝。水力模擬是一種常用的流場模擬實驗方法。根據流體力學相似理論，只要保證兩個流動過程的幾何相似，物理特性相似以及力學性能相似，則這兩個流體流動過程就相似。 在實際的模型實驗中，要同時滿足相似的各種準則條件幾乎是不可能的。對于水和液態(tài)金屬這一具體流體而言，雖然各自被作用著各種不同性質的外力，但總有少數幾種外力在對運動狀態(tài)的影響中處于支配地位。因此，在模型實驗中，只要使其中起主導作用的外力滿足相似條件，就能夠反映出流體的運動狀態(tài)。水和液態(tài)金屬可看作不可壓縮的液體，只要保證粘性力相似準則和重力相似準則就可以基本滿足相似條件。研究結果表明，在相似原理指導下，進行水力模擬是可行的，是能夠基本反映實際液態(tài)金屬流動情況的。
3[0007]為解決上述問題，本實用新型提供一種合金低壓鑄造過程的水模擬裝置，這種裝置可以用水模擬金屬液在低壓充型條件下在鑄件中的流動情況，從而分析其充型的流場過程，觀察鑄件的低壓充型是否平穩(wěn)，模擬效果良好，可以多次重復使用。該水模擬使用方便， 操作簡單，經久耐用，數據可靠，可以很好的模擬低壓鑄造的充型過程。一種鑄造過程流體模擬裝置，包括壓力源，與該壓力源相連并且內部容納有流體的罐體，其特征在于，該鑄造過程流體模擬裝置還包括與罐體流體連通并且可觀測的模擬金屬流動的模腔。最好，所述模擬金屬流動的模腔包括用于使該模腔與外界連通或隔離的可拆卸密封裝置。最好，所述模擬金屬流動的模腔為透明材料制成。例如有機玻璃。有利地，所述模腔是由立筒、內腔體和外腔體構成的空腔，從而模擬薄壁鑄件的充型過程。最好，所述立筒具有流體流入的孔腔，該孔腔與外腔體的外周壁上的空隙相通，所述外腔體和內腔體之間形成了環(huán)形空間。最好，所述密封裝置包括上蓋板和設置在該上蓋板和模腔開口之間的塞子。最好，所述模腔與罐體通過引流裝置連通。最好，所述引流裝置包括升液管和與升液管相連并將流體向至少兩個對稱方向導向的導向裝置。最好，所述導向裝置上部設有至少兩個開口，所述開口與所述孔腔相通。另外，所述流體為水。此外，本實用新型采用的優(yōu)選技術方案為氣瓶連接著閥門，閥門通過中空橡膠管和氣流調節(jié)器相連，氣流調節(jié)器通過中空橡膠管和氣泵相連，同時，氣流調節(jié)器還通過中空橡膠管與圓柱罐體相連，橡膠管當中有閥門，罐體右側連接著壓力表，可以測量罐體內部的氣體壓力，罐體內盛有模擬液體。蓋板蓋在罐體之上，其作用有兩個，首先是密封罐體內的空氣，其次是固定升液管，升液管的上端和有機玻璃管連通，下端在罐體內的水面以下，有機玻璃管是長方體形狀，通過左右兩端的2個孔和左右2個圓柱立筒連通，圓柱內腔體和圓柱外腔體之間形成一個空間，這個空間就是水力模擬鑄件的型腔，立筒通過外腔體上面的縫隙和模擬鑄件的型腔相連，即和內腔體與外腔體之間的空間相連通。立筒、內腔體、外腔體的上面有上蓋板，上蓋板的上面有孔，塞子可以和孔緊密配合，保證不漏氣。


以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。附圖包括圖1是本實用新型低壓鑄造過程流體模擬裝置的簡示圖；圖2是本實用新型模擬裝置的模擬金屬流動模腔的俯視圖。
具體實施方式
由圖1和2可知，附圖標記所對應的部件如下1為氣瓶，2為閥門，3為中空橡膠管，4為氣流調節(jié)器，5為中空橡膠管，6為氣泵，7為中空橡膠管，8為閥門，9為中空橡膠管， 10為罐體，11為模擬液體，在這里是水，12為升液管，13為壓力表，14為蓋板，15為有機玻璃管，16為立筒，17為內腔體，18為外腔體，19為塞子，20為上蓋板。模擬金屬流動的模腔可以包括有機玻璃管15，立筒16，外腔體18，內腔體19。此處有機玻璃管15并不局限于有機玻璃材料，只要是透明的能夠滿足本實用新型使用要求的材料都是可以的。此處模擬金屬流體的模腔適用于低壓鑄造過程，如彈殼等的鑄造。根據需要所述模腔可以進行適應性改變，從而更準確地模擬鑄造流動過程。在使用的時候，先接通氣泵6的電源，啟動氣泵6，氣泵6通過中空橡膠管5和氣流調節(jié)器4相連，同時打開閥門2，可以給氣瓶1充氣。當需要為罐體10充氣時，打開閥門 8，則氣流通過中空橡膠管9進入罐體10，通過壓力表13可以知道罐體內的氣體壓力，在氣體壓力的作用下，罐體內的水被壓入升液管12內，順著升液管12向上流動，進入有機玻璃管15內，通過有機玻璃管15的孔，進入立筒16內，外腔體18有縫隙和立筒16相連通，水在壓力下會進入內腔體17和外腔體18構成的密閉型腔內，從而在型腔內流動，如圖1中的箭頭所示，箭頭的方向即表示水流的方向，水在型腔內的流動過程即和鑄件中金屬液體的澆注過程相似，由于立筒16、內腔體17、外腔體18均為透明的有機玻璃材質制成，因此可以用肉眼觀測水的充型過程，從而可知道是否卷氣以及充型過程是否平穩(wěn)。塞子19和上蓋板20的孔緊密配合，若想保持模擬型腔的氣體壓力不變，即內腔體 17和外腔體18構成的空間的壓力不變，從上蓋板20的孔中拔出塞子19，則模擬的型腔和外界大氣壓連通，壓力沒有變化；如果把塞子19塞緊，則模擬型腔的壓力隨著充型過程的進行會越來越大。由于塞子19和上蓋板20均采用有機玻璃材質制成，因此以上兩種情況下都可以觀測水的充型過程。
權利要求1.一種鑄造過程流體模擬裝置，包括壓力源，與該壓力源相連并且內部容納有流體的罐體，其特征在于，該鑄造過程流體模擬裝置還包括與罐體流體連通并且可觀測的模擬金屬流動的模腔。
2.根據權利要求1所述的鑄造過程流體模擬裝置，其特征在于，所述模擬金屬流動的模腔包括用于使該模腔與外界連通或隔離的可拆卸密封裝置。
3.根據權利要求2所述的鑄造過程流體模擬裝置，其特征在于，所述模擬金屬流動的模腔為透明材料制成。
4.根據權利要求3所述的鑄造過程流體模擬裝置，其特征在于，所述模腔是由立筒、內腔體和外腔體構成的空腔，從而模擬薄壁鑄件的充型過程。
5.根據權利要求4所述的鑄造過程流體模擬裝置，其特征在于，所述立筒具有流體流入的孔腔，該孔腔與外腔體的外周壁上的空隙相通，所述外腔體和內腔體之間形成了環(huán)形空間。
6.根據權利要求5所述的鑄造過程流體模擬裝置，其特征在于，所述密封裝置包括上蓋板和設置在該上蓋板和模腔開口之間的塞子。
7.根據權利要求6所述的鑄造過程流體模擬裝置，其特征在于，所述模腔與罐體通過引流裝置連通。
8.根據權利要求7所述的鑄造過程流體模擬裝置，其特征在于，所述引流裝置包括升液管和與升液管相連并將流體向至少兩個對稱方向導向的導向裝置。
9.根據權利要求8所述的鑄造過程流體模擬裝置，其特征在于，所述導向裝置上部設有至少兩個開口，所述開口與所述孔腔相通。
10.根據權利要求9所述的鑄造過程流體模擬裝置，所述流體為水。
專利摘要一種鑄造過程流體模擬裝置，包括壓力源，與該壓力源相連并且內部容納有流體的罐體，其特征在于，該鑄造過程流體模擬裝置還包括與罐體流體連通并且可觀測的模擬金屬流動的模腔。
文檔編號B22D18/04GK202114240SQ20112020397
公開日2012年1月18日 申請日期2011年6月17日 優(yōu)先權日2011年6月17日
發(fā)明者歷長云, 米國發(fā), 胡玉昆, 鄭喜平, 陳立林 申請人:河南理工大學