CN102830131A - 铸件凝固过程中的动态变形测量系统 - Google Patents

Abstract

铸件凝固过程中的动态变形测量系统，它涉及一种铸件凝固过程中的变形测量系统。该装置为解决目前暂无测量铸件凝固过程中的动态变形的系统的问题。位移传递杆与铸件铸焊在一起，位移传递杆与位移传感器紧固连接，连接套筒的侧壁上设有两个引出孔，位移传感器设在调节机构上，两根热电耦丝的端头连接并设在铸件内，每根热电耦丝的另一端穿过位移传递杆及连接套筒并穿过引出孔，再通过补偿导线与程控位移温度测试仪的温度输入端连接，位移传感器的位移信号输出端通过第一导线与程控位移温度测试仪的位移输入端连接，程控位移温度测试仪的信号输出端通过数据线与数据存储处理装置信号输入端连接。本发明用于测量铸件凝固过程中的动态变形。

Description

铸件凝固过程中的动态变形测量系统

技术领域

本发明涉及一种铸件凝固过程中的变形测量系统。

背景技术

铸件在冷却过程中，由于各部分冷却速度不均匀，引起的收缩量不一致，但各部分彼此相连相互制约，必然要产生变形。铸件凝固过程中的动态变形测量，就是测量铸件从浇注温度至室温这一凝固冷却过程中铸件收缩所导致的变形数据。通过测量铸件凝固过程中的动态变形，研究者可以揭示不同合金铸件不同浇注工艺下从高温到室温整个过程中的收缩变形规律，为获得符合要求的几何形状和尺寸、致密优质铸件提供科学指导。

变形是影响铸件尺寸精度的重要因素，各类精密铸件以及大型铸件的变形往往是导致铸件报废的原因之一。如何控制铸件冷却不均匀的程度从而使变形能控制在允许的范围之内是一个十分值得研究的问题，同时对铸件动态变形过程的研究对克服铸件变形具有重要指导意义。铸造工作者研究铸件变形时，大多只简单地测量研究铸件凝固成形后的残余变形，而不关注铸件凝固过程中由于冷却速度不均匀导致的动态变形。因而，国内外关于铸件凝固过程中动态变形研究寥寥无几。已有的动态变形测量系统多见于低温区物体的接触式测量，而非接触式的动态位移测量系统可用于高温区物体表面动态变形的测量，但不能穿透铸型测量铸件的动态变形。因而，铸件动态变形测量系统研究近乎空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种铸件凝固过程中的动态变形测量系统，以解决目前暂无测量铸件凝固过程中的动态变形的系统的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：所述系统包括支撑套管、位移传递杆、数据存储处理装置、连接套筒、热电偶丝、补偿导线、位移传感器、调节机构、第一导线、程控位移温度测试仪和数据线，位移传递杆的一端加工有外螺纹，该端穿过支撑套管后探入铸件内并与铸件铸焊在一起，支撑套管的一端设在铸型内，位移传递杆的另一端上设有凸台，位移传递杆的凸台通过连接套筒与位移传感器紧固连接，连接套筒的侧壁上设有两个引出孔，位移传感器设在调节机构上，两根热电耦丝的端头连接并设在铸件内，每根热电耦丝的另一端穿过位移传递杆及连接套筒并穿过引出孔，再通过补偿导线与程控位移温度测试仪的温度输入端连接，位移传感器的位移信号输出端通过第一导线与程控位移温度测试仪的位移输入端连接，程控位移温度测试仪的信号输出端通过数据线与数据存储处理装置信号输入端连接。

本发明具有以下有益效果：1、本发明系统是对铸件测量点上的变形，用位移传递杆引出并与位移传感器连接，由程控位移温度测试仪采集位移数据并实时输入数据存储处理装置记录动态变形数据。为跟踪凝固过程，测点上的温度由陶瓷位移传递杆内安装的热电偶测量，由程控位移温度测试仪采集测点的温度数据并实时输入电脑记录动态变形数据。从而得到测点的时间-温度-位移数据，即铸件凝固过程中的动态变形；

2、测量系统装置结构简单、工作稳定，数据精度高，可对多个测点同时进行数据采集；

3、测量所用程控位移温度测试仪可同时采集测点的温度和位移，能够准确揭示铸件动态变形与温度变化的关系；测量时，数据采集方式可选，选择非均匀时间步长采集数据，可以避免数据量过于庞大，同时又不失准确性；测量方法简便易行、适用性强，可适用于多种铸造方法下铸件动态变形的测量。

附图说明

图1是铸件动态位移测试系统示意图；图2是撑套管和位移传递杆部分的结构示意图；图3是连接套筒部分结构示意图；图4是安装位移传感器的调节机构示意图；图5是某测点时间-温度-位移曲线示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的所述系统包括支撑套管31、位移传递杆32、数据存储处理装置5、连接套筒6、热电偶丝63、补偿导线64、位移传感器7、调节机构8、第一导线9、程控位移温度测试仪10和数据线11，位移传递杆32的一端加工有外螺纹，该端穿过支撑套管31后探入铸件1内并与铸件1铸焊在一起，支撑套管31的一端设在铸型2内，位移传递杆32的另一端上设有凸台33，位移传递杆32的凸台33通过连接套筒6与位移传感器7紧固连接，连接套筒6的侧壁上设有两个引出孔62，位移传感器7设在调节机构8上，两根热电耦丝63的端头连接并设在铸件1内，每根热电耦丝63的另一端穿过位移传递杆32及连接套筒6并穿过引出孔62，再通过补偿导线64与程控位移温度测试仪10的温度输入端连接，位移传感器7的位移信号输出端通过第一导线9与程控位移温度测试仪10的位移输入端连接，程控位移温度测试仪10的信号输出端通过数据线11与数据存储处理装置5信号输入端连接。

程控位移温度测试仪10集温度采集与位移采集功能于一体，能够同时进行温度与位移数据采集。用热电偶丝63测量测点的温度，位移传感器7测量测点的位移，程控温度位移测试仪10采集测点的温度、位移数据，一次性获得测点的时间-位移-温度数据

从而为铸件冷却过程中的变形研究提供详尽准确的数据。

具体实施方式二：结合图4说明本实施方式，本实施方式的调节机构8包括托架82、位置指示器83、横梁87、两个竖直杆81、两个水平杆86、一组垂直调节螺丝84和一组平调节螺丝85，两个竖直杆81平行设置，每个竖直杆81上设有标尺88，两个水平杆86平行设置，每个竖直杆81与水平杆86垂直设置且固接，横梁87设在两个竖直杆81之间且与二者连接，横梁87上设有托架82和位置指示器83，位移传感器7设在托架82上，每个水平杆86上设有水平调节螺丝85，每个竖直杆81上设有垂直调节螺丝84，标尺88用于高度指示，垂直调节螺丝84调整位移传感器7的高度，水平调节螺丝85用于位移传感器7的调平，位置指示器83为气泡结构，气泡居中时表示位移传感器7的测杆与位移传递杆32在同一直线上，从而能够保证位移传感器7测得的位移是测点所在平面的垂直方向的变形。该调节机构8结构简单、调节方便、容易操作，能够满足不同测量场合要求。其它实施方式与具体实施方式一相同。

调节机构8通过一组紧固螺丝89与车间不动地基固接。

具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式的系统还包括两个紧固螺母61，位移传递杆32、连接套筒6和位移传感器7三者在同一直线上且分别通过紧固螺母61连接，此种连接方式拆卸安装方便。其它实施方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式的位移传递杆32为陶瓷杆，平均线膨胀系数数量级为10^-6。由于铸件凝固过程中，测点经历高温到低温的变化，在高温区时常规接触式位移测量无法进行。采用热稳定性良好的陶瓷材料(平均线膨胀系数数量级为10^-6)作为测点位移传递杆32，把位移传递杆32一端插在测点处，浇注后与铸件铸焊，使得位移传递杆32随铸件1收缩一起运动。因而，用位移传感器7测量位移传递杆32的直线位移即为铸件1凝固收缩产生的位移。

工作原理：测量方法包括如下步骤：步骤一、设置测点：在铸型2上相应位置制作圆孔并装上支撑套管31，作为动态变形测量点位置；

步骤二、安装陶瓷位移传递杆32：取烘干后的陶瓷位移传递杆32，外部套上紧固螺母61，从铸型2外侧插入测量点的支撑套管31中，保证一端探入铸件1距离3-5mm，另一端通过紧固螺母61与连接套筒6紧固连接；

步骤三、安装位移传感器7：将位移传感器7固定在调节机构8上，调整调节机构8位置保证位移传感器7的测杆与位移传递杆32处于同一条直线上，把位移传感器7的测杆插入连接套筒6并通过紧固螺母61紧固；

步骤四、连接程控位移温度测试仪10：程控位移温度测试仪10通过导线9连接位移传感器7，采集位移数据；程控位移温度测试仪10通过补偿导线64连接热电偶丝63，采集温度数据；程控位移温度测试仪10通过数据线11连接数据存储处理装置5；

步骤五、接通各设备电源，调试并设置数据采集参数，进行合金浇注，开始铸件凝固过程动态位移测量；

设置时，可根据合金性质以及特定需要，采用非均匀时间间隔方式采集数据(如500℃以上，时间步长0.01s，200-500℃之间，时间步长0.1s，低于200℃时，时间步长60s)，根据温度变化采用非均匀时间间隔方式采集数据可以避免步骤四中采集到的数据量过于庞大，同时又不失准确性。

步骤六、通过上述步骤可测得各测点凝固过程的动态变形数据

得到铸件各测点随凝固进行的动态变形曲线，如图5所示。

Claims (4)

1.一种铸件凝固过程中的动态变形测量系统，其特征在于所述系统包括支撑套管(31)、位移传递杆(32)、数据存储处理装置(5)、连接套筒(6)、热电耦丝(63)、补偿导线(64)、位移传感器(7)、调节机构(8)、第一导线(9)、程控位移温度测试仪(10)和数据线(11)，位移传递杆(32)的一端加工有外螺纹，该端穿过支撑套管(31)后探入铸件(1)内并与铸件(1)铸焊在一起，支撑套管(31)的一端设在铸型(2)内，位移传递杆(32)的另一端上设有凸台(33)，位移传递杆(32)的凸台(33)通过连接套筒(6)与位移传感器(7)紧固连接，连接套筒(6)的侧壁上设有两个引出孔(62)，位移传感器(7)设在调节机构(8)上，两根热电耦丝(63)的端头连接并设在铸件(1)内，每根热电耦丝(63)的另一端穿过位移传递杆(32)及连接套筒(6)并穿过引出孔(62)，再通过补偿导线(64)与程控位移温度测试仪(10)的温度输入端连接，位移传感器(7)的位移信号输出端通过第一导线(9)与程控位移温度测试仪(10)的位移输入端连接，程控位移温度测试仪(10)的信号输出端通过数据线(11)与数据存储处理装置(5)信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述铸件凝固过程中的动态变形测量系统，其特征在于调节机构(8)包括托架(82)、位置指示器(83)、横梁(87)、两个竖直杆(81)、两个水平杆(86)、一组垂直调节螺丝(84)和一组水平调节螺丝(85)，两个竖直杆(81)平行设置，每个竖直杆(81)上设有标尺(88)，两个水平杆(86)平行设置，每个竖直杆(81)与水平杆(86)垂直设置且固接，横梁(87)设在两个竖直杆(81)之间且与二者连接，横梁(87)上设有托架(82)和位置指示器(83)，位移传感器(7)设在托架(82)上，每个水平杆(86)上设有水平调节螺丝(85)，每个竖直杆(81)上开有长孔，垂直调节螺丝(84)设在长孔内用于调节横梁(87)的高度。

3.根据权利要求1或2所述铸件凝固过程中的动态变形测量系统，其特征在于所述系统还包括两个紧固螺母(61)，位移传递杆(32)、连接套筒(6)和位移传感器(7)三者在同一轴线上，位移传递杆(32)和连接套筒(6)通过紧固螺母(61)连接，连接套筒(6)和位移传感器(7)通过紧固螺母(61)连接。

4.根据权利要求3所述铸件凝固过程中的动态变形测量系统，其特征在于位移传递杆(32)为陶瓷位移传递杆。

Images