一種模擬離心鑄造的多環(huán)薄壁模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于離心鑄造領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于模擬實(shí)驗(yàn)的多環(huán)薄壁的離心鑄造模具。
【背景技術(shù)】
[0002]離心鑄造能使液態(tài)金屬中氣體和熔渣在離心力作用下自外向內(nèi)移動(dòng)而排出，使得鑄件極少存在縮孔、縮松、夾渣和氣孔等缺陷，其廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)套筒類、薄壁類等環(huán)形鑄件。
[0003]在離心鑄造過程中各種工藝參數(shù)的變化、液態(tài)金屬充型過程自由表面的劇烈變化，都影響著鑄件的成形質(zhì)量。為了獲知離心鑄造過程中各種工藝參數(shù)的變化、液態(tài)金屬充型過程自由表面的劇烈變化等，可以采用真實(shí)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行相關(guān)研宄，或者采用數(shù)值模擬方法進(jìn)行研宄。其中，物理模擬研宄液態(tài)金屬充型過程是一種研宄離心鑄造較有效的方法，其中最常用的是物理水模擬實(shí)驗(yàn)。
[0004]離心鑄造模具是影響物理模擬實(shí)驗(yàn)研宄的關(guān)鍵，模具結(jié)構(gòu)除了針對特定問題而設(shè)計(jì)，還需要保證有利于實(shí)驗(yàn)的成功進(jìn)行以及合理數(shù)據(jù)的獲取。公開號為CN 202024943 U的中國實(shí)用新型專利公開了一種物理模擬立式離心力場下液態(tài)金屬流動(dòng)裝置，其為一種物理水模擬離心鑄造的實(shí)驗(yàn)裝置。然而，為簡化模擬，其模具局限于小型平面結(jié)構(gòu)的模具設(shè)計(jì)，該小型平面結(jié)構(gòu)的模具適宜研宄液體二維平面自由面，但實(shí)際金屬液體充型過程是復(fù)雜的三維流動(dòng)形態(tài)。因此，該小型平面結(jié)構(gòu)的模具不適用，相應(yīng)也不能獲取合理有用的數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種模擬試驗(yàn)用的離心鑄造模具，其通過在圓形底板上設(shè)置澆口杯、十字形澆道、具有一定高度的環(huán)形模腔室，相應(yīng)實(shí)現(xiàn)了模擬試驗(yàn)時(shí)，流體能從澆口杯經(jīng)十字形澆道進(jìn)入環(huán)形模腔室，并在離心力作用下，進(jìn)行三維流動(dòng)而填充環(huán)形模腔室，該模具能用于研宄金屬液體充型過程中復(fù)雜的三維流動(dòng)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種模擬離心鑄造的多環(huán)薄壁模具，其特征在于，包括底盤，澆口杯，澆道以及鑄造模，其中
[0007]所述底盤呈圓形平板狀，所述澆口杯設(shè)置在底盤圓心處；
[0008]所述鑄造模固定在所述底盤上，呈環(huán)形柱狀，其包括內(nèi)壁面、外壁面以及頂壁面，所述內(nèi)壁面、外壁面、頂壁面以及底盤包圍形成環(huán)形柱狀的腔室，該鑄造模的環(huán)圓心與底盤圓心重合，其頂壁面上具有用于排氣的開孔；
[0009]所述澆道固定在底盤上，用于連通所述澆口杯和所述鑄造模的腔室，
[0010]所述澆道的高度小于所述鑄造模的高度，工作時(shí)，離心力使經(jīng)澆口杯進(jìn)入的流體通過澆道到達(dá)鑄造模的腔室，并進(jìn)一步自外而內(nèi)、自下而上填充鑄造模的腔室，以進(jìn)行金屬液體充型過程模擬。
[0011]通過以上發(fā)明構(gòu)思，設(shè)置澆道和鑄造模，能在離心力相對較小時(shí)，保留普通物理模擬離心鑄造模具的平面結(jié)構(gòu)功能，即在離心力相對較小時(shí)，用于研宄液體二位平面自由面；在離心力相對較大時(shí)，使流體自外而內(nèi)、自下而上充入腔室，而進(jìn)行流體三維形態(tài)流動(dòng)過程的模擬。鑄造模高度大于澆道高度的技術(shù)特征保證了流體能自下而上充入腔室，相應(yīng)實(shí)現(xiàn)了流體三維形態(tài)流動(dòng)過程的模擬。
[0012]進(jìn)一步的，所述鑄造模的高度為所述澆道高度的2?5倍。研宄表明，鑄造模的高度為所述澆道高度的2?5倍時(shí)，適宜模擬套筒類、薄壁類等環(huán)形鑄件的離心鑄造過程，相應(yīng)獲得的模擬試驗(yàn)的參數(shù)能最為有利的指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。
[0013]進(jìn)一步的，所述鑄造模數(shù)量為多個(gè)，多個(gè)所述鑄造模具有相同的環(huán)圓心。通常的，鑄造模的數(shù)量優(yōu)選為兩個(gè)，但是還可以是根據(jù)試驗(yàn)設(shè)置的三個(gè)，或者其他任意個(gè)。
[0014]進(jìn)一步的，所述澆道呈十字形，所述澆口杯位于十字形澆道的交叉點(diǎn)上。通過以上發(fā)明構(gòu)思，從澆口杯中進(jìn)入流體能較為均勻的從十字形澆道的四個(gè)通道進(jìn)入鑄造模內(nèi)。
[0015]進(jìn)一步的，在環(huán)外徑最大的鑄造模的外壁面上設(shè)置有排水通道，所述排水通道的底面呈坡口向下式布置，用于模擬試驗(yàn)結(jié)束后排凈流體。
[0016]進(jìn)一步的，所述鑄造模的頂壁上沿環(huán)圓心對稱布置有多個(gè)排氣孔，用于排出氣體，所述排氣孔靠近鑄造模的內(nèi)壁面，用于防止流體溢出。
[0017]進(jìn)一步的，所述環(huán)外徑最大的鑄造模的外壁面與底盤相交處設(shè)置有環(huán)形肋或者加強(qiáng)筋，用于保證鑄造模和底盤間的牢固連接。
[0018]進(jìn)一步的，所述模具的材料為有機(jī)玻璃。
[0019]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0020](I)本發(fā)明模具保持了普通物理模擬離心鑄造模具平面結(jié)構(gòu)功能，又能模擬真實(shí)流體三維形態(tài)流動(dòng)過程；
[0021](2)鑄造模的高度為所述澆道高度的2?5倍，適宜模擬套筒類、薄壁類等環(huán)形鑄件的離心鑄造過程，相應(yīng)獲得的模擬試驗(yàn)的參數(shù)貼合實(shí)際，對實(shí)際生產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中模具的俯視圖；
[0023]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中模具的正視圖；
[0024]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中模具的斜視圖。
[0025]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:
[0026]1.底盤，2.螺栓孔，3.環(huán)形肋，4.外鑄造模，5.排氣孔，6.內(nèi)鑄造模，7.澆口杯，8.澆道，9.排水通道。
【具體實(shí)施方式】
[0027]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0028]圖1是本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中模具的俯視圖，圖2是該模具的正視圖，圖3是該模具的斜視圖。由圖可知，其包括底盤1，澆口杯7，澆道8以及鑄造模。底盤I呈圓形平板狀，澆口杯設(shè)置在底盤圓心處，澆口杯用于加入模擬試驗(yàn)所需要的流體，通常將其設(shè)置為漏斗形，方便使用。鑄