CN102175547B - 模具材料冲蚀试验机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及模具材料冲蚀试验机。该机包括加热保温炉、电动机，加热保温炉包括圆筒状的炉体，炉体的顶部设有炉盖，炉盖上设有注料口和热电偶，炉盖中部开设有轴孔，炉体底部一侧开设有流出口，流出口内设有控制阀，炉体外侧底部设有加热保温线圈；电动机的输出端连接着传动轴，传动轴的另一端经过炉盖中部的轴孔伸入炉体内，且通过水平状的连接杆连接着两个试样夹。发明冲蚀试验机可连续工作，试验周期短，重复性强，而且用料少，避免了高价合金的浪费；冲蚀温度、速度、角度三者均连续可调，为正交实验提供了条件；实验在密闭条件下进行，避免了合金的过度氧化。

Description

模具材料冲蚀试验机
技术领域
本发明属于模具材料性能评价技术领域，具体涉及一种操作简单、造价低廉的模具冲蚀试验机，具体地说是通过模拟压铸过程中液态金属对模具材料的冲蚀过程，控制冲蚀的速度、角度、温度，改变这三个变量来衡量模具材料对液态高温金属冲蚀作用的抵抗能力。
背景技术
在液态金属压铸成型过程中，压铸模具材料起到至关重要的作用，承受着的液态金属的高温和冲击作用，因液态高温金属的冲蚀腐蚀模具表面会过于粗糙并在尺寸上失去应有的精度，从而造成模具的失效。目前，因冲蚀腐蚀而造成模具的失效是困扰压铸行业的一大难题，模具的频繁更换在增加了压铸成本的同时也降低了生产效率。
不同的模具材料具有不同的抵抗液态高温金属冲蚀的能力，如何对模具材料这种抗冲蚀的能力进行测试评价是现如今模具材料性能评价方面的一大缺失，并且缺少统一的评价标准和评价方法。目前对模具材料抗冲蚀性能的研究途径还停留在原始阶段，仅仅依靠于对实际生产中失效模具采样进行分析，这种方法对模具的性能评价存在滞后性、周期长、可重复行性差，而且对模具的失效没有预见性。另一方面缺少简单实用的冲蚀实验设备可用，给评价模具材料的抗冲蚀性能带来了极大地困难。
发明内容
为了对模具材料抵抗液态高温金属冲蚀的能力进行有效地评价，本发明提供了一种操作简单实用、造价低廉的模具材料冲蚀试验机。
 具体的技术解决方案如下：
模具材料冲蚀试验机包括加热保湿炉、电动机，加热保温炉包括圆筒状的炉体，炉体的顶部设有炉盖，炉盖上设有注料口和热电偶，炉盖中部开设有轴孔，炉体底部一侧开设有流出口，流出口内设有控制阀，炉体外侧底部设有加热保温线圈；电动机的输出端连接着传动轴，传动轴的另一端经过炉盖中部的轴孔伸入炉体内，且通过水平状的连接杆连接着两个试样夹。
所述炉盖中部的轴孔外侧设有轴承座圈，炉盖外侧的传动轴上设有轴承和三个密封环，所述轴承位于轴承座圈内；所述每个密封环内含有冷却水管。
所述两个试样夹分别位于连接杆的两端；每个试样夹包括呈簸箕状的试样座，试样座外侧边缘设有开口的挡圈，试样座外侧底部连接着安装杆，安装杆的另一端通过螺栓连接着连接杆的一端。
所述加热保温线圈连接着温度控制器。
本发明主要用于铝、镁合金等高温液态合金的加热保温，确保实验进行中不会凝固，并且控制炉内的温度，即调节冲蚀过程的温度，从而实现冲蚀过程的温度控制，使冲蚀温度在550℃～700℃范围内可调。
密闭的加热保温炉主要目的是尽量减少空气对高温液态金属的氧化。由于高温液态金属很容易被空气中的氧气氧化，甚至燃烧，为防止此类情况的出现，需要将加热保温炉内注满液态金属，将空气赶出炉体，内含有冷却水管的三个密封环构成三级密封机构可以有效地密封转动轴在转动过程中与炉盖之间的空隙，内含有冷却水管的密封环内的循环冷却水可以带走热量，从而防止密封环受热膨胀，失去密封的效果。
调速电动机为冲蚀过程提供冲蚀的动力，调速电动机由转速控制器控制，这样通过转动轴、试样夹，转化为试样在液态金属中的运动速度，控制在40～100m/s之间。另外，通过角度控制螺栓来调整转动轴连接杆和试样座连接杆之间的夹角实现冲蚀角度的改变。
本发明的有益技术效果体现在以下几个方面：
1、目前对模具材料抗冲蚀性能的实验多是依靠对实际生产中冲蚀失效的模具的评价，试验周期长，可重复行性差。而发明的这种冲蚀试验机可连续工作，试验周期短，重复性强，而且用料少，避免了高价合金的浪费；
2、冲蚀温度、速度、角度三者均连续可调，为正交实验提供了条件；
3、实验在密闭条件下进行，避免了合金的过度氧化。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为图1中试样夹放大图。
图1中零件序号：1-传动轴；2-密封环；3-热电偶；4-流出口控制阀；5-密封环内的冷却水管；6-传动轴轴承；7-注料口；8-炉盖；9-炉体及保温层；10-试样夹；11-加热保温线圈；12-电动机；13-传动轴连接杆。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。
实施例：
参见图1，模具材料冲蚀试验机包括加热保温炉、电动机12。加热保温炉包括圆筒状的炉体9，炉体9的顶部装有炉盖8，炉盖8上开设有注料口7和电热偶3，炉盖8中部开设有轴孔，炉体9底部一侧开设有流出口4，流出口4内装有控制阀，炉体9外侧底部安装有加热保温线圈11。加热保温线圈11连接着温度控制器。电动机12的输出端连接着传动轴1，传动轴1的另一端穿过炉盖中部的轴孔伸入炉体9内，传动轴1另一端连接着水平状的连接杆13，连接杆13的两端分别连接着试样夹10。每个试样夹包括呈簸箕状的试样座16，试样座16外侧边缘设有开口的挡圈，试样座16外侧底部连接着安装杆15，安装杆15的另一端通过螺栓14连接着连接杆13的一端，见图2。炉盖8中部的轴孔外侧设有轴承座圈，炉盖8外侧的传动轴1上安装有轴承6和三个密封环2，轴承6位于轴承座圈内；每个密封环2内含有冷却水管5。
本发明冲蚀试验机的操作步骤如下(以镁合金为例)：
1、试验准备工作
首先准备大约700g左右的液态镁合金，作为冲蚀所用的液态金属；
试样准备工作：所需进行冲蚀实验的模具材料加工成20×20×10mm的块状试样，表面去除氧化皮。
 2、装试样、注入液态金属
将准备好的试样装在试样座16上，通过调整螺栓14实现调整好冲蚀角度，将高温液态镁合金由注料口7注满炉体9，将炉体9内空气赶出，由于液态高温镁合金很容易被空气中的氧气氧化，所以要在密闭状态下进行试验。首先开启内含冷却水管5的三个密封环2的循环冷却水，然后通过温度控制器将炉温设定为实验所需温度，加热保温合金，待炉温稳定后开始实验。
3、开启调速电动机
根据冲蚀速度计算电动机转速，通过电动机调速器预先设定好转速，然后开启电动机12，记录冲蚀时长，开始冲蚀实验。
4、实验结束后的关机步骤
首先关闭电动机12，停止冲蚀过程，打开流出口控制阀4，将液态合金放出炉体，待完全放出后关闭加热保温线圈11的电源，停止加热保温；待炉温冷却至室温后，打开炉盖8，取出试样。

Claims (4)

1.模具材料冲蚀试验机，其特征在于：包括加热保温炉、电动机，加热保温炉包括圆筒状的炉体，炉体的顶部设有炉盖，炉盖上设有注料口和热电偶，炉盖中部开设有轴孔，炉体底部一侧开设有流出口，流出口内设有控制阀，炉体外侧底部设有加热保温线圈；电动机的输出端连接着传动轴，传动轴的另一端经过炉盖中部的轴孔伸入炉体内，且通过水平状的连接杆连接着两个试样夹。
2.根据权利要求1所述的模具材料冲蚀试验机，其特征在于：所述炉盖中部的轴孔外侧设有轴承座圈，炉盖外侧的传动轴上设有轴承和三个密封环，所述轴承位于轴承座圈内；每个所述密封环内含有冷却水管。
3.根据权利要求1所述的模具材料冲蚀试验机，其特征在于：所述两个试样夹分别位于连接杆的两端；每个试样夹包括呈簸箕状的试样座，试样座外侧边缘设有开口的挡圈，试样座外侧底部连接着安装杆，安装杆的另一端通过螺栓连接着连接杆的一端。
4.根据权利要求1所述的模具材料冲蚀试验机，其特征在于：所述加热保温线圈连接着温度控制器。
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